JP2743471B2 - (III)-Vapor phase growth apparatus for Group V compound semiconductor - Google Patents

(III)-Vapor phase growth apparatus for Group V compound semiconductor

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JP2743471B2 JP12420589A JP12420589A JP2743471B2 JP 2743471 B2 JP2743471 B2 JP 2743471B2 JP 12420589 A JP12420589 A JP 12420589A JP 12420589 A JP12420589 A JP 12420589A JP 2743471 B2 JP2743471 B2 JP 2743471B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はIII-V族化合物半導体の気相成長装置に関
し、さらに詳しくは、III族元素塩化物とV族原料を交
互に供給し、単分子層単位で成長膜厚を制御することの
できるIII-V族化合物半導体の気相エピタキシャル成長
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an apparatus for vapor-phase growth of a group III-V compound semiconductor. More specifically, the present invention relates to a group III element chloride and a group V source which are alternately supplied to each other. The present invention relates to a vapor phase epitaxial growth apparatus for a III-V compound semiconductor capable of controlling the growth film thickness in units of molecular layers.

[従来の技術およびその課題] III-V族化合物半導体の量子井戸レーザ、変調ドープ
構造のような構造を実現するためには、超薄膜結晶成長
技術の確立が必要である。近年、新しい成長手法とし
て、III族元素とV族元素の原料ガスを交互に供給する
原子層エピタキシャル(ALE)法が行われている。このA
LE法は単分子層単位の膜厚を精密に制御できるため、急
峻なヘテロ界面が形成できる。また、成長温度が400℃
以下と低いことから、ヘテロ界面の原子の相互拡散が起
こりにくい等の利点を持っている。
[Prior art and its problems] In order to realize a structure such as a quantum well laser and a modulation doping structure of a group III-V compound semiconductor, it is necessary to establish an ultra-thin film crystal growth technique. In recent years, an atomic layer epitaxial (ALE) method of alternately supplying source gases of a group III element and a group V element has been performed as a new growth technique. This A
Since the LE method can precisely control the thickness of a single molecular layer unit, a steep hetero interface can be formed. The growth temperature is 400 ℃
Because of the following low values, it has advantages such as that the interdiffusion of atoms at the heterointerface is unlikely to occur.

このALE法の実現には、急峻に原料ガスを遮断し、切
り換えることが必要である。例えば、III族原料に塩化
物を用いたALE法は、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス(Jpn.J.Appl.Phys.,25,L2
12(1986))に記載されている。
In order to realize the ALE method, it is necessary to cut off and switch the source gas sharply. For example, the ALE method using chloride as a group III raw material is disclosed in Japanese Journal of Applied Physics (Jpn. J. Appl. Phys., 25, L2
12 (1986)).

この手法に使用した装置の概略構成図を第4図に示
す。GaAsの成長を例にとると、V族元素原料としてAsH3
ガスを用い、III族元素原料としてガリウム(Ga)ソー
ス61に塩化水素(HCl)を供給し、反応させた生成物(G
a+HCl→GaCl+1/2H2)である塩化ガリウム(GaCl)を
用いる。この手法では、反応管62内に複数の成長室63a,
63bを設け、III族、V族元素原料を別々の成長室63aお
よび63bに供給する。
FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of an apparatus used for this method. Taking the growth of GaAs as an example, AsH 3
Using a gas, hydrogen chloride (HCl) is supplied to a gallium (Ga) source 61 as a group III element raw material, and a reaction product (G
a + HCl → GaCl + 1 / 2H 2 ) gallium chloride (GaCl) is used. In this method, a plurality of growth chambers 63a,
63b is provided to supply group III and group V element raw materials to separate growth chambers 63a and 63b.

成長手順は次の通りである。まず、成長室63aで基板
結晶65表面にGaClを吸着させる。次に、基板移動機構66
により基板結晶65を成長室63bへ移動してAsH3ガスを供
給し、GaAsの単分子層を成長させる。この一連の操作を
繰り返して所定の膜厚を形成する。
The growth procedure is as follows. First, GaCl is adsorbed on the surface of the substrate crystal 65 in the growth chamber 63a. Next, the substrate moving mechanism 66
As a result, the substrate crystal 65 is moved to the growth chamber 63b to supply an AsH 3 gas, thereby growing a monolayer of GaAs. This series of operations is repeated to form a predetermined film thickness.

このように塩化物を用いる従来のALE装置では、基板
結晶に対する原料ガスの切り換えを複数の成長室を設け
た反応管と、基板結晶が各成長室間を移動できる移動機
構を備えた成長装置を用いて行っている。そのため、成
長装置は巨大になり、複雑化した移動機構部を必要とす
る等の欠点を持っていた。
As described above, the conventional ALE apparatus using chloride requires a reaction tube provided with a plurality of growth chambers for switching the source gas to the substrate crystal and a growth apparatus provided with a moving mechanism capable of moving the substrate crystal between the growth chambers. I am using it. For this reason, the growth apparatus has a drawback that it becomes huge and requires a complicated moving mechanism.

さらに、V族原料としては、AsH3、PH3を使用してい
る。これらの物質は非常に毒性が高いことから、十分な
安全対策を施した装置、排ガスの処理装置等を必要とす
る。
Further, AsH 3 and PH 3 are used as group V raw materials. Since these substances are very toxic, they require equipment with sufficient safety measures, exhaust gas treatment equipment, and the like.

本発明は、上記したような従来の欠点を取り除き、複
雑な移動機構がなく、かつ単分子層単位の膜厚で成長を
制御できると共に、毒性の低い固体のV族原料を用いて
も単分子層単位の膜厚で成長を制御できるIII-V族化合
物半導体の気相成長装置を提供することを目的とする。
The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art, has no complicated moving mechanism, can control the growth with a film thickness of a single molecular layer unit, and can use a low-toxic solid group V material to form a single molecule. It is an object of the present invention to provide an apparatus for vapor-phase growth of a group III-V compound semiconductor in which growth can be controlled by the film thickness of each layer.

[課題を解決するための手段] 本発明は、III族原料ガスとV族原料ガスを交互に反
応管内の基板結晶上に供給して結晶成長を行うIII-V族
化合物半導体の気相成長装置において、基板上部から該
基板方向に向けて配設されたキャリアガスおよび不純物
原料ガスのガス導入口と、反応管内の基板結晶の周辺部
に該基板を挟んで配設されたIII族原料ガスおよびV族
原料ガスに対する独立した各噴出口と、該各噴出口の近
傍に配設された前記各原料ガスの各排気口と、該各排気
口に通じる配管中に配設された排気調節機構とを備えて
なることを特徴とするIII-V族化合物半導体の気相成長
装置、およびIII族原料ガスとV族原料ガスを交互に反
応管内の基板結晶上に供給して結晶成長を行うIII-V族
化合物半導体の気相成長装置において、基板上部から該
基板方向に向けて配設されたキャリアガスおよび不純物
原料ガスのガス導入口と、反応管内の基板結晶の周辺部
に該基板を挟んで配設されたIII族原料ガスおよびV族
原料ガスに対する独立した各噴出口と、該各噴出口の近
傍に配設された前記各原料ガスの各排気口と、該各排気
口に通じる配管中に配設された排気調節機構と、前記V
族原料ガスの噴出口の上流側に配設され、内部には2種
類の温度領域を有するV族原料反応管と、該V族原料反
応管内に載置された固体のV族原料を前記2種類の温度
領域間で移動させる移動機構とを備えてなることを特徴
とするIII-V族化合物半導体の気相成長装置である。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides an apparatus for vapor-phase growth of a group III-V compound semiconductor in which a group III source gas and a group V source gas are alternately supplied onto a substrate crystal in a reaction tube to grow a crystal. In, a gas inlet for a carrier gas and an impurity source gas disposed from the upper part of the substrate toward the substrate, and a group III source gas disposed on the periphery of the substrate crystal in the reaction tube with the substrate interposed therebetween. Independent outlets for the group V source gas, exhaust ports for the source gases disposed near the respective outlets, and an exhaust adjustment mechanism disposed in a pipe leading to the exhaust ports. And a III-V compound semiconductor vapor phase growth apparatus characterized by comprising: III-V source gas and III-V source gas are alternately supplied onto a substrate crystal in a reaction tube to perform crystal growth. In a vapor growth apparatus for a group V compound semiconductor, Gas inlets for the carrier gas and the impurity source gas disposed in the direction, and independent for the group III source gas and the group V source gas disposed on the periphery of the substrate crystal in the reaction tube with the substrate interposed therebetween. An outlet, an exhaust port for each of the source gases disposed near each of the outlets, an exhaust adjusting mechanism disposed in a pipe leading to each of the exhaust ports,
A group V raw material reaction tube, which is disposed on the upstream side of a group raw material gas ejection port and has two kinds of temperature regions therein, and a solid group V raw material placed in the group V raw material reaction tube, A III-V compound semiconductor vapor phase growth apparatus, comprising: a moving mechanism for moving between three types of temperature regions.

[作用] 第1図は本発明の実施例を兼ねてその基本的構成を示
す気相成長装置の概略構成図である。
[Operation] FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vapor phase growth apparatus showing a basic configuration thereof also serving as an embodiment of the present invention.

結晶成長を行う反応管26内には、基板結晶15が載置さ
れ、該基板結晶15の上部にはキャリアガスおよび不純物
原料ガスを基板結晶15の近傍に供給するガス導入口18が
配設されている。また、基板結晶15の周辺部にはIII族
原料ガスの噴出口16aおよびV族原料ガスの噴出口16bが
基板結晶15を挟んで設置されている。III族原料ガス
は、例えばGaソース19とHClによって生成するGaClがキ
ャリアガスによって噴出口16aから基板結晶15へ供給さ
れる。一方、V族原料ガスは、例えばAsH3がキャリアガ
スによって噴出口16bから基板結晶15へ供給されるか、
あるいは第1図に示すように、噴出口16bの上流側に設
けられたV族原料反応管17内で、例えば固体ヒ素21から
蒸発したAsガスが噴出口16bから基板結晶15へ供給され
る。各噴出口16a,16bの近傍には、開閉バルブ13a,13bを
備えた排気口11a,11bが配設されている。
A substrate crystal 15 is placed in a reaction tube 26 for performing crystal growth, and a gas inlet 18 for supplying a carrier gas and an impurity source gas near the substrate crystal 15 is provided above the substrate crystal 15. ing. In the peripheral portion of the substrate crystal 15, a jet port 16a of a group III source gas and a jet port 16b of a group V source gas are provided with the substrate crystal 15 interposed therebetween. As the group III source gas, for example, GaCl generated by the Ga source 19 and HCl is supplied to the substrate crystal 15 from the ejection port 16a by the carrier gas. On the other hand, as for the group V source gas, for example, AsH 3 is supplied from the ejection port 16b to the substrate crystal 15 by the carrier gas,
Alternatively, as shown in FIG. 1, for example, As gas evaporated from solid arsenic 21 is supplied to the substrate crystal 15 from the jet port 16b in the group V raw material reaction tube 17 provided on the upstream side of the jet port 16b. Exhaust ports 11a, 11b provided with opening / closing valves 13a, 13b are arranged near the jet ports 16a, 16b.

本発明においては、排気口11a,11bに備えられた各開
閉バルブ13a,13bを開閉する操作を行うことで、基板結
晶15上にIII族およびV族の原料ガスを交互に供給でき
る。例えば、開閉バルブ13aを閉じると、噴出口16aより
噴き出したIII族原料ガスは、基板結晶15上を流れ、ガ
ス導入口18より噴き出したキャリアガスと共に排気口11
bより排気される。また、開閉バルブ13aを開くと、噴出
口16aより噴き出したIII族原料ガスは、排気口11aより
排気される。この操作で、基板結晶15上のIII族原料ガ
スは、ガス導入口18のキャリアガスによりパージされ
る。
In the present invention, the group III and group V source gases can be alternately supplied onto the substrate crystal 15 by opening and closing the respective opening / closing valves 13a and 13b provided in the exhaust ports 11a and 11b. For example, when the opening / closing valve 13a is closed, the group III source gas ejected from the ejection port 16a flows on the substrate crystal 15, and the carrier gas ejected from the gas introduction port 18 and the exhaust port 11a.
Exhausted from b. Further, when the opening / closing valve 13a is opened, the group III source gas ejected from the ejection port 16a is exhausted from the exhaust port 11a. In this operation, the group III source gas on the substrate crystal 15 is purged by the carrier gas at the gas inlet 18.

一方、開閉バルブ13bを閉じると、噴出口16bより噴き
出したV族原料ガスは基板結晶15上を流れ、ガス導入口
18より噴き出したキャリアガスと共に排気口11aより排
気される。開閉バルブ13bを開くと、噴出口16bより噴き
出したV族原料ガスは排気口11bより排気される。この
操作で、基板結晶15上のV族原料ガスは、ガス導入口18
からのキャリアガスによりパージされる。
On the other hand, when the opening / closing valve 13b is closed, the group V source gas ejected from the ejection port 16b flows on the substrate crystal 15, and the gas introduction port
The exhaust gas is exhausted from the exhaust port 11a together with the carrier gas ejected from the exhaust gas. When the open / close valve 13b is opened, the group V source gas ejected from the ejection port 16b is exhausted from the exhaust port 11b. By this operation, the group V source gas on the substrate crystal 15 is supplied to the gas inlet 18.
Purged by the carrier gas from

以上の操作を繰り返し、基板結晶上に流れるIII族お
よびV族の原料ガスを交互に供給し、かつ急激に遮断
し、切り替えることができる。
By repeating the above operations, the group III and group V source gases flowing on the substrate crystal can be alternately supplied, rapidly cut off, and switched.

[実施例] 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に
説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施例1 第1図は、本発明の一実施例の概略構成図である。Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of one embodiment of the present invention.

本実施例ではGaAsの成長を例に説明する。III族原料
として、Ga19とHCl導入口20より供給したHClとを反応さ
せて生じたGaClを用い、V族原料に固体ヒ素(As)21を
用いた。As21用のソースボート22は、噴出口16bの上流
部のV族原料反応管17内に載置され、移動機構23により
移動する。基板結晶15として(100)面のGaAs結晶を用
い、取り出し口10より基板結晶15を反応管26内にセット
する。Gaソース19の温度を750℃、V族原料反応管17の
蒸発領域24を400℃、待機領域25を室温とした。基板結
晶15の成長温度を450℃とした。III族原料ガスの噴出口
16a、V族原料ガスの噴出口16bおよび基板結晶15上のガ
ス導入口18より、キャリアガスとしてH2を常時供給し
た。流量条件を下記に示す。
In this embodiment, the growth of GaAs will be described as an example. As a Group III raw material, GaCl generated by reacting Ga19 with HCl supplied from the HCl inlet 20 was used, and as a Group V raw material, solid arsenic (As) 21 was used. The source boat 22 for As21 is placed in the group V raw material reaction tube 17 upstream of the jet port 16b, and is moved by the moving mechanism 23. The (100) plane GaAs crystal is used as the substrate crystal 15, and the substrate crystal 15 is set in the reaction tube 26 through the outlet 10. The temperature of the Ga source 19 was set to 750 ° C., the evaporation region 24 of the group V raw material reaction tube 17 was set to 400 ° C., and the standby region 25 was set to room temperature. The growth temperature of the substrate crystal 15 was 450 ° C. Group III source gas outlet
H 2 was constantly supplied as a carrier gas from the gas inlet 16 a on the substrate crystal 15 and the jet port 16 b of the group V source gas 16 a. The flow conditions are shown below.

HCl 1cc/min III族原料ガス、V族原料ガスの各噴出口からのH2 2000cc/min 基板結晶上のガス導入口からのH2 4000cc/min 固体ヒ素(As)21のソースボート22を待機領域25に移
動した状態で、反応管26内に基板結晶15を設置し、排気
口11a,11bの開閉バルブ13a,13bを開いて反応管26を昇温
する。温度が安定したところでGaソース19上にHCl導入
口20よりHClを供給する。Gaソース19との反応によって
発生したGaClは、噴出口16aより噴き出た後、排気口11a
より排気される。また、As21用のソースボート22を400
℃の蒸発領域24に移動し、Asを蒸発させる。蒸発したAs
は、噴出口16bより噴出し、排気口11bより排気される。
基板結晶15上のガス導入口18より噴き出したキャリアガ
スは、排気口11aと排気口11bに分散され、排気される。
雰囲気が安定したところで、次の成長手順を行った。
HCl 1 cc / min H 2 2,000 cc / min from each injection port of Group III source gas and Group V source gas H 2 4000 cc / min H 2 from the gas inlet on the substrate crystal Standby source boat 22 of solid arsenic (As) 21 While moving to the region 25, the substrate crystal 15 is placed in the reaction tube 26, and the opening and closing valves 13a and 13b of the exhaust ports 11a and 11b are opened to raise the temperature of the reaction tube 26. When the temperature is stabilized, HCl is supplied from the HCl inlet 20 onto the Ga source 19. The GaCl generated by the reaction with the Ga source 19 blows out from the outlet 16a, and then the exhaust port 11a
More exhausted. The source boat 22 for As21 is 400
It moves to the evaporation region 24 of ° C. to evaporate As. As evaporated
Is ejected from the ejection port 16b and exhausted from the exhaust port 11b.
The carrier gas ejected from the gas inlet 18 on the substrate crystal 15 is dispersed into the exhaust port 11a and the exhaust port 11b and exhausted.
When the atmosphere was stabilized, the following growth procedure was performed.

開閉バルブ13aを5秒間閉じ、噴出口16aより噴き出し
たGaClは基板結晶15上を流れ、ガス導入口18より噴き出
したキャリアガスと共に排気口11bより排出する。この
操作で、基板結晶15表面にGaClが吸着する。
The opening / closing valve 13a is closed for 5 seconds, and the GaCl spouted from the spout 16a flows on the substrate crystal 15 and is discharged from the exhaust port 11b together with the carrier gas spouted from the gas inlet 18. By this operation, GaCl is adsorbed on the surface of the substrate crystal 15.

開閉バルブ13aを10秒間開き、GaClを排気口11aより排
出する。この操作で、基板結晶15上のGaClをガス導入口
18からキャリアガスによりパージする。
Opening / closing valve 13a is opened for 10 seconds, and GaCl is discharged from exhaust port 11a. With this operation, GaCl on the substrate crystal 15 is
Purge from 18 with carrier gas.

開閉バルブ13bを閉じ、蒸発したAsは基板結晶15上を
流れ、ガス導入口18より噴き出したキャリアガスと共に
排気口11aより排出される。この操作で、基板結晶15表
面にGaAsが形成される。
The on / off valve 13b is closed, and the evaporated As flows on the substrate crystal 15 and is discharged from the exhaust port 11a together with the carrier gas ejected from the gas inlet 18. With this operation, GaAs is formed on the surface of the substrate crystal 15.

開閉バルブ13bを10秒間開き、基板結晶15上のAsをガ
ス導入口18のキャリアガスによりパージする。
The opening / closing valve 13b is opened for 10 seconds, and As on the substrate crystal 15 is purged by the carrier gas at the gas inlet 18.

以上のからの操作を500回繰り返した結果、膜厚
は約1400Åになり、1ALEサイクル当たりの膜厚は2.8Å
と計算された。この値は、GaAs(100)面の単分子層の
原子にほぼ等しく、本発明による装置でALE成長が容易
に実現できることがわかった。
As a result of repeating the above operation 500 times, the film thickness becomes about 1400 mm, and the film thickness per ALE cycle is 2.8 mm.
It was calculated. This value is almost equal to the atom of the monolayer on the GaAs (100) plane, and it has been found that the ALE growth can be easily realized by the device according to the present invention.

第3図は、第1図の装置を用いてセレン化水素(H2 S
e)を不純物として、GaAs層にドーピング層を形成した
時の構造を示す概略断面図である。
FIG. 3 shows a graph of hydrogen selenide (H 2 S
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a structure when a doping layer is formed on a GaAs layer using e) as an impurity.

基板結晶31としては、高抵抗GaAsを用いた。成長を45
0℃とし、上記の成長装置(第1図)と成長手順を用い
て、基板結晶31上に上記からの操作を35回繰り返
し、第1のGaAs層32を成長する。ドーピング層は、成長
ガス中にH2 Seガスを基板結晶上のガス導入口18より1
分間当たり0.2ccの流量で供給し、Seのドーピング層33
を形成した。さらに、その上に上記の成長手順を100回
繰り返して第2のGaAs層34を成長し、第3図のような構
造を形成した。
As the substrate crystal 31, high resistance GaAs was used. 45 growth
The temperature is set to 0 ° C., and the above operation is repeated 35 times on the substrate crystal 31 by using the above-described growth apparatus (FIG. 1) and the growth procedure to grow the first GaAs layer 32. The doping layer is formed by introducing H 2 Se gas into the growth gas from the gas inlet 18 on the substrate crystal.
Supply at a flow rate of 0.2 cc per minute, doping layer 33 of Se
Was formed. Further, the above-described growth procedure was repeated 100 times to grow the second GaAs layer 34, thereby forming a structure as shown in FIG.

この構造のシートキャリア濃度をホール測定より求め
た結果、7×1012/cm-2の値が再現性良く得られた。
As a result of measuring the sheet carrier concentration of this structure by Hall measurement, a value of 7 × 10 12 / cm −2 was obtained with good reproducibility.

実施例2 第2図は本発明の別の実施例の概略構成図である。本
装置は、第1図記載の装置のうち、V族原料反応管およ
び移動機構がなく、V族原料ガス導入管が直接噴出口に
連結している点を除いては第1図記載の装置と同様であ
る。
Embodiment 2 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the present invention. The apparatus shown in FIG. 1 is the same as the apparatus shown in FIG. 1 except that there is no group V raw material reaction tube and a moving mechanism, and the group V raw material gas introduction pipe is directly connected to the jet port. Is the same as

本実施例では、V族原料としてAsH3、III族原料とし
てGaとHClの反応により生じたGaClを用いたGaAsの成長
を例に説明する。基板結晶41として(100)GaAsを用
い、取り出し口40より基板結晶41をセットする。Gaソー
ス42の温度を750℃、AsH3ガスの分解温度を750℃、基板
結晶41の温度を450℃とした。III族原料ガスの噴出口43
a、V族原料ガスの噴出口43b、および基板結晶41上のガ
ス導入口45より常時、キャリアガスとしてH2を供給し
た。流量条件を下記に示す。
In the present embodiment, the growth of GaAs using AsH 3 as a group V source material and GaCl generated by a reaction between Ga and HCl as a group III source material will be described as an example. (100) GaAs is used as the substrate crystal 41, and the substrate crystal 41 is set from the outlet 40. The temperature of the Ga source 42 was 750 ° C., the decomposition temperature of the AsH 3 gas was 750 ° C., and the temperature of the substrate crystal 41 was 450 ° C. Group III source gas outlet 43
a, H 2 was always supplied as a carrier gas from a group V source gas outlet 43 b and a gas inlet 45 on the substrate crystal 41. The flow conditions are shown below.

AsH3ガス 5cc/min Gaソース上のHCl 1cc/min III族、V族側の噴出口からのH2 2000cc/min 基板結晶上のガス導入口からのH2 4000cc/min 基板結晶41を設置し、反応管46の排気口47a,47bの開
閉バルブ49a,49bを開いた状態で反応管46を昇温する。
温度が安定したところでGaソース42上流のHCl導入口51
よりHClを供給する。Gaソース42との反応によって発生
したGaClは噴出口43aより噴き出し、排気口47aより排気
される。V族原料ガスの導入管52よりAsH3ガスを供給す
る。AsH3ガスはAs4に分解し、噴出口43bより噴き出し、
排気口47bより排気される。基板結晶41上のガス導入口4
5より噴き出したH2キャリアガスは、排気口47aと排気口
47bに分散され、排気される。雰囲気が安定したところ
で、実施例1の〜の成長手順を300回繰り返した結
果、成長膜厚は約850Åで、1ALEサイクル当たりの膜厚
はGaAs(100)面の単分子層厚さとほぼ等しい2.8Åと計
算された。
AsH 3 gas 5 cc / min HCl 1 cc / min on Ga source H 2 2000 cc / min from group III and V side jet ports H 2 4000 cc / min from gas inlet on substrate crystal Install substrate crystal 41 Then, the temperature of the reaction tube 46 is raised with the open / close valves 49a and 49b of the exhaust ports 47a and 47b of the reaction tube 46 opened.
When the temperature stabilizes, the HCl inlet 51 upstream of the Ga source 42
Supply more HCl. GaCl generated by the reaction with the Ga source 42 is spouted from the spout 43a and exhausted from the exhaust port 47a. AsH 3 gas is supplied from a group V source gas introduction pipe 52. AsH 3 gas decomposes into As 4 and blows out from outlet 43b,
The air is exhausted from the exhaust port 47b. Gas inlet 4 on substrate crystal 41
H 2 carrier gas ejection from 5 outlet 47a and the exhaust port
Dispersed in 47b and exhausted. When the atmosphere was stabilized, the growth procedure of Example 1 was repeated 300 times. As a result, the grown film thickness was about 850 °, and the film thickness per ALE cycle was almost equal to the monolayer thickness of the GaAs (100) plane. Å was calculated.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、基板結晶上のII
I族元素とV族元素の原料ガスの流れの切り換えを行う
ことで1ALEサイクル当たりの膜厚を単分子層の単位で容
易に制御することができ、かつV族原料に毒性の低い固
体原料を用いることも可能なIII-V族化合物半導体の気
相成長装置が提供される。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, II
By switching the flow of the source gas of the group I element and the group V element, the film thickness per ALE cycle can be easily controlled in the unit of a monolayer, and a low-toxic solid source is used for the group V element. A vapor phase growth apparatus for a group III-V compound semiconductor that can be used is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の概略構成図、第2図は本発
明の別の一実施例の概略構成図、第3図は本発明の装置
を用いて得られた成長層の一例の概略断面図、第4図は
従来の気相成長装置の概略構成図である。 10,40……取り出し口 11a,11b,47a,47b……排気口 13a,13b,49a,49b……開閉バルブ 15,41,65……基板結晶 16a,16b,43a,43b……噴出口 17……V族原料反応管 18,45……ガス導入口 19,42,61……ガリウム(Ga)ソース 20,51……HCl導入口 21……固体ヒ素、22……ソースボート 23……移動機構、24……蒸発領域 25……待機領域、26,46,62……反応管 31……高抵抗GaAs基板 32……第1のGaAs層 33……Seのドーピング層 34……第2のGaAs層 52……V族原料ガス導入管 63a,63b……成長室、66……基板移動機構
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an example of a growth layer obtained by using the apparatus of the present invention. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional vapor phase growth apparatus. 10,40 ... Outlet 11a, 11b, 47a, 47b ... Exhaust port 13a, 13b, 49a, 49b ... On / off valve 15,41,65 ... Substrate crystal 16a, 16b, 43a, 43b ... Outlet 17 Group V raw material reaction tube 18, 45 Gas inlet 19, 42, 61 Gallium (Ga) source 20, 51 HCl inlet 21 Solid arsenic, 22 Source boat 23 Move Mechanism, 24, evaporation region 25, standby region, 26, 46, 62, reaction tube 31, high-resistance GaAs substrate 32, first GaAs layer 33, Se doping layer 34, second GaAs layer 52: V-group source gas introduction pipes 63a, 63b: Growth chamber, 66: Substrate moving mechanism

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】III族原料ガスとV族原料ガスを交互に反
応管内の基板結晶上に供給して結晶成長を行うIII-V族
化合物半導体の気相成長装置において、基板上部から該
基板方向に向けて配設されたキャリアガスおよび不純物
原料ガスのガス導入口と、反応管内の基板結晶の周辺部
に該基板を挟んで配設されたIII族原料ガスおよびV族
原料ガスに対する独立した各噴出口と、該各噴出口の近
傍に配設された前記各原料ガスの各排気口と、該各排気
口に通じる配管中に配設された排気調節機構とを備えて
なることを特徴とするIII-V族化合物半導体の気相成長
装置。
An apparatus for growing a group III-V compound semiconductor in which a group III source gas and a group V source gas are alternately supplied onto a substrate crystal in a reaction tube to grow the crystal. Gas inlets for the carrier gas and the impurity source gas disposed toward the substrate, and independent gas sources for the group III source gas and the group V source gas disposed on the periphery of the substrate crystal in the reaction tube with the substrate interposed therebetween. A discharge port, an exhaust port for each of the raw material gases disposed in the vicinity of each of the discharge ports, and an exhaust control mechanism disposed in a pipe communicating with each of the exhaust ports. III-V compound semiconductor vapor phase growth equipment.
【請求項2】III族原料ガスとV族原料ガスを交互に反
応管内の基板結晶上に供給して結晶成長を行うIII-V族
化合物半導体の気相成長装置において、基板上部から該
基板方向に向けて配設されたキャリアガスおよび不純物
原料ガスのガス導入口と、反応管内の基板結晶の周辺部
に該基板を挟んで配設されたIII族原料ガスおよびV族
原料ガスに対する独立した各噴出口と、該各噴出口の近
傍に配設された前記各原料ガスの各排気口と、該各排気
口に通じる配管中に配設された排気調節機構と、前記V
族原料ガスの噴出口の上流側に配設され、内部には2種
類の温度領域を有するV族原料反応管と、該V族原料反
応管内に載置された固体のV族原料を前記2種類の温度
領域間で移動させる移動機構とを備えてなることを特徴
とするIII-V族化合物半導体の気相成長装置。
2. A III-V compound semiconductor vapor phase growth apparatus in which a group III source gas and a group V source gas are alternately supplied onto a substrate crystal in a reaction tube to grow a crystal. Gas inlets for the carrier gas and the impurity source gas disposed toward the substrate, and independent gas sources for the group III source gas and the group V source gas disposed on the periphery of the substrate crystal in the reaction tube with the substrate interposed therebetween. An outlet, an exhaust port for each of the source gases disposed near each of the outlets, an exhaust control mechanism disposed in a pipe leading to each of the exhaust ports,
A group V raw material reaction tube, which is disposed on the upstream side of a group raw material gas ejection port and has two kinds of temperature regions therein, and a solid group V raw material placed in the group V raw material reaction tube, A III-V compound semiconductor vapor phase growth apparatus, comprising: a moving mechanism for moving between three kinds of temperature regions.
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