JP2748700B2 - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
- Publication number
- JP2748700B2 JP2748700B2 JP3008190A JP819091A JP2748700B2 JP 2748700 B2 JP2748700 B2 JP 2748700B2 JP 3008190 A JP3008190 A JP 3008190A JP 819091 A JP819091 A JP 819091A JP 2748700 B2 JP2748700 B2 JP 2748700B2
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- Japan
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- reaction tube
- susceptor
- vapor phase
- phase growth
- growth apparatus
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は気相成長装置に関し、特
に横型反応管を有するコールドウオール型の気相成長装
置に関する。
に横型反応管を有するコールドウオール型の気相成長装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）にお
いては有機化合部物ガスが２００〜６００℃で分解する
ため、反応管内の基板のみ加熱し、それ以外は冷却する
コールドウオール型の装置が一般に用いられている。ま
た、横型の反応管においては基板を下向きに保持するこ
とにより、反応管に付着したごみ等が基板上に落ちない
という利点がある。このような構造のものは、例えば特
開昭６１−１７９４号公報に記載されている。
いては有機化合部物ガスが２００〜６００℃で分解する
ため、反応管内の基板のみ加熱し、それ以外は冷却する
コールドウオール型の装置が一般に用いられている。ま
た、横型の反応管においては基板を下向きに保持するこ
とにより、反応管に付着したごみ等が基板上に落ちない
という利点がある。このような構造のものは、例えば特
開昭６１−１７９４号公報に記載されている。
【０００３】図３（ａ），（ｂ）に結晶成長用の半導体
結晶基板８の表面を下向きに保持する横型反応管を有す
る気相成長装置の構成を示す。図３（ａ），（ｂ）にお
いて、２が断面矩形上の石英製の反応管であり、この周
辺を冷却するために水入口３及び水出口７を有する水冷
ジャケット４が取り付けてある。また、半導体結晶基板
８はカーボンサセプター６により保持され、高周波コイ
ル５により誘導加熱される。尚１はガス導入口，９はポ
ンプ等に接続される排気口である。
結晶基板８の表面を下向きに保持する横型反応管を有す
る気相成長装置の構成を示す。図３（ａ），（ｂ）にお
いて、２が断面矩形上の石英製の反応管であり、この周
辺を冷却するために水入口３及び水出口７を有する水冷
ジャケット４が取り付けてある。また、半導体結晶基板
８はカーボンサセプター６により保持され、高周波コイ
ル５により誘導加熱される。尚１はガス導入口，９はポ
ンプ等に接続される排気口である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図３に示した従来の横
型反応管を有する気相成長装置を用いると、サセプター
の下側及びサセプターより下流においては、反応ガスの
流れに垂直な断面内で熱対流による渦が発生すること
を、可視化実験並びにシミュレーションにより発明者は
見出した。このことはサセプターの下面に結晶基板を設
置し、結晶成長を行なった場合に、渦による反応ガスの
濃度の差により、反応ガスの流れに垂直な方向で成長速
度や結晶成長組成、不純物濃度等が影響を受け、これら
の均一性の低下を生じさせるという問題点があった。
型反応管を有する気相成長装置を用いると、サセプター
の下側及びサセプターより下流においては、反応ガスの
流れに垂直な断面内で熱対流による渦が発生すること
を、可視化実験並びにシミュレーションにより発明者は
見出した。このことはサセプターの下面に結晶基板を設
置し、結晶成長を行なった場合に、渦による反応ガスの
濃度の差により、反応ガスの流れに垂直な方向で成長速
度や結晶成長組成、不純物濃度等が影響を受け、これら
の均一性の低下を生じさせるという問題点があった。
【０００５】本発明の目的は、これらの問題点を解決
し、均一な結晶成長が可能な気相成長装置を提供するこ
とにある。
し、均一な結晶成長が可能な気相成長装置を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明の気相成長装
置は、結晶成長用基板表面を下向きに保持し加熱するサ
セプターを反応管中央部の上面に備え、かつ一端にガス
導入口がそして他端に排気口が設けられた横型反応管を
有するコールドウオール型の気相成長装置において、前
記サセプターが設けられた領域を含み前記ガス導入口側
の前記横型反応管の表面にのみ水冷ジャケットを設けた
ものである。
置は、結晶成長用基板表面を下向きに保持し加熱するサ
セプターを反応管中央部の上面に備え、かつ一端にガス
導入口がそして他端に排気口が設けられた横型反応管を
有するコールドウオール型の気相成長装置において、前
記サセプターが設けられた領域を含み前記ガス導入口側
の前記横型反応管の表面にのみ水冷ジャケットを設けた
ものである。
【０００７】第２の発明の気相成長装置は、結晶成長用
基板表面を下向きに保持し加熱するサセプターを中央部
に備え、かつ一端にガス導入口がそして他端に排気口が
設けられた矩形状の横型反応管を有するコールドウオー
ル型の気相成長装置において、前記横型反応管の上面お
よび下面にのみ水冷ジャケットを設けたものである。
基板表面を下向きに保持し加熱するサセプターを中央部
に備え、かつ一端にガス導入口がそして他端に排気口が
設けられた矩形状の横型反応管を有するコールドウオー
ル型の気相成長装置において、前記横型反応管の上面お
よび下面にのみ水冷ジャケットを設けたものである。
【０００８】
【作用】図３に示した従来の横型反応管を有する気相成
長装置を用いた場合、反応ガスの流れの方向に垂直な断
面で渦が発生する原因として以下の２点が考えられる。
まず第一に、サセプター下面で加熱された反応ガスがサ
セプターより下流の反応管壁で急激に冷却され、密度差
対流に起因する渦ができる。第二に、サセプター下面で
加熱された反応ガスが反応管側壁で冷却され密度が重く
なり、側壁に沿って下降し密度差対流に起因する渦がで
きる。この密度差対流による渦を防ぐためには急激な温
度差をもうけないことが必要である。
長装置を用いた場合、反応ガスの流れの方向に垂直な断
面で渦が発生する原因として以下の２点が考えられる。
まず第一に、サセプター下面で加熱された反応ガスがサ
セプターより下流の反応管壁で急激に冷却され、密度差
対流に起因する渦ができる。第二に、サセプター下面で
加熱された反応ガスが反応管側壁で冷却され密度が重く
なり、側壁に沿って下降し密度差対流に起因する渦がで
きる。この密度差対流による渦を防ぐためには急激な温
度差をもうけないことが必要である。
【０００９】そこで本発明では、サセプターより下流の
反応管を冷却しないことにより、反応ガスに急激な温度
差がなくなり渦の発生が抑えられ、均一な結晶成長が可
能な気相成長装置が得られた。さらに本発明では、反応
管の側面を冷却しないことにより、反応ガスに急激な温
度差がなくなり渦の発生が抑えられ、均一な結晶成長が
可能な気相成長装置が得られた。
反応管を冷却しないことにより、反応ガスに急激な温度
差がなくなり渦の発生が抑えられ、均一な結晶成長が可
能な気相成長装置が得られた。さらに本発明では、反応
管の側面を冷却しないことにより、反応ガスに急激な温
度差がなくなり渦の発生が抑えられ、均一な結晶成長が
可能な気相成長装置が得られた。
【００１０】
【実施例】次に本発明について図面を用いて説明する。
図１（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施例の横断面図
およびＡ−Ａ線断面図である。
図１（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施例の横断面図
およびＡ−Ａ線断面図である。
【００１１】図１（ａ），（ｂ）において、断面が矩形
状の石英製の反応管２の中央上部管壁にカーボンサセプ
ター６が置かれており、その下面に半導体結晶基板８が
取り付けられている。そして、反応管２の一端にはガス
導入口１が、他端には排気口９が設けられている。この
半導体結晶基板８の加熱は高周波コイル５により行なわ
れる。図３に示した従来例においては、カーボンサセプ
ター６の部分以外全て水冷ジャケット４が取り付けられ
管壁は室温近くに保たれているが、第１の実施例におい
ては、カーボンサセプター６が設けられた領域を含みガ
ス導入口１側の反応管の表面に水冷ジャケット４が設け
られている。すなわち、サセプター６より下流には水冷
ジャケット４がない構造となっており、この部分の反応
管の管壁は石英の熱伝導で決まる温度になっている。
状の石英製の反応管２の中央上部管壁にカーボンサセプ
ター６が置かれており、その下面に半導体結晶基板８が
取り付けられている。そして、反応管２の一端にはガス
導入口１が、他端には排気口９が設けられている。この
半導体結晶基板８の加熱は高周波コイル５により行なわ
れる。図３に示した従来例においては、カーボンサセプ
ター６の部分以外全て水冷ジャケット４が取り付けられ
管壁は室温近くに保たれているが、第１の実施例におい
ては、カーボンサセプター６が設けられた領域を含みガ
ス導入口１側の反応管の表面に水冷ジャケット４が設け
られている。すなわち、サセプター６より下流には水冷
ジャケット４がない構造となっており、この部分の反応
管の管壁は石英の熱伝導で決まる温度になっている。
【００１２】このように構成された第１の実施例を用
い、発光波長１．５５μｍのバンドギャップを有すイン
ジウム・ガリウム・ひ素・燐（ＩｎＧａＡｓＰ）を２イ
ンチのＩｎＰ基板に成長し、膜厚及び組成の評価を行っ
た結果、膜厚の面内分布は±５％以下、ホトルミネッセ
ンス（ＰＬ）波長の内面分布は±１０ｎｍ、二結晶のＸ
線回折法による格子不整合の面内分布は±３×１０-4以
下となり、膜厚及び組成が均一であることが分かった。
い、発光波長１．５５μｍのバンドギャップを有すイン
ジウム・ガリウム・ひ素・燐（ＩｎＧａＡｓＰ）を２イ
ンチのＩｎＰ基板に成長し、膜厚及び組成の評価を行っ
た結果、膜厚の面内分布は±５％以下、ホトルミネッセ
ンス（ＰＬ）波長の内面分布は±１０ｎｍ、二結晶のＸ
線回折法による格子不整合の面内分布は±３×１０-4以
下となり、膜厚及び組成が均一であることが分かった。
【００１３】一方、図３に示す従来構造の気相成長装置
で同じ薄膜を成長したところ、膜厚の面内分布は±８
％、ＰＬ波長の面内分布は±１７ｎｍ、二結晶のＸ線回
折法による格子不整合の面内分布は±５×１０-4であっ
た。
で同じ薄膜を成長したところ、膜厚の面内分布は±８
％、ＰＬ波長の面内分布は±１７ｎｍ、二結晶のＸ線回
折法による格子不整合の面内分布は±５×１０-4であっ
た。
【００１４】尚、上記第１の実施例では断面が矩形状の
反応管の場合について説明したが、円形状の反応管であ
ってもよい。
反応管の場合について説明したが、円形状の反応管であ
ってもよい。
【００１５】図２（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施
例の横断面図およびＢ−Ｂ線断面図である。
例の横断面図およびＢ−Ｂ線断面図である。
【００１６】図２（ａ），（ｂ）において、断面が矩形
状の石英製の反応管２Ａの中央上部管壁にカーボンサセ
プター６Ａが置かれており、その下面に半導体結晶基板
８が取り付けられている。この半導体結晶基板８の加熱
は高周波コイル５により行なわれる。図３に示した従来
例においては、カーボンサセプター６の部分以外全て水
冷ジャケット４が取り付けられ管壁は室温近くに保たれ
ているが、本第２の実施例においては、反応管２Ａの上
面及び下面にのみ水冷ジャケット４Ａが設けられてい
る。すなわち、反応管の側壁には水冷ジャケット４Ａが
ない構造となっており、この部分の管壁は石英の熱伝導
で決まる温度になっている。
状の石英製の反応管２Ａの中央上部管壁にカーボンサセ
プター６Ａが置かれており、その下面に半導体結晶基板
８が取り付けられている。この半導体結晶基板８の加熱
は高周波コイル５により行なわれる。図３に示した従来
例においては、カーボンサセプター６の部分以外全て水
冷ジャケット４が取り付けられ管壁は室温近くに保たれ
ているが、本第２の実施例においては、反応管２Ａの上
面及び下面にのみ水冷ジャケット４Ａが設けられてい
る。すなわち、反応管の側壁には水冷ジャケット４Ａが
ない構造となっており、この部分の管壁は石英の熱伝導
で決まる温度になっている。
【００１７】本第２の実施例を用い、発光波長１．５５
μｍのバンドギャップを有すＩｎＧａＡｓＰを２インチ
のＩｎＰ基板に成長したところ、膜厚の面内分布は±４
％、ＰＬ波長の面内分布は±８ｎｍ、二結晶のＸ線回折
法による格子不整合の面内分布は±２×１０-4以下で、
膜厚及び組成が極めて均一であることが分かった。
μｍのバンドギャップを有すＩｎＧａＡｓＰを２インチ
のＩｎＰ基板に成長したところ、膜厚の面内分布は±４
％、ＰＬ波長の面内分布は±８ｎｍ、二結晶のＸ線回折
法による格子不整合の面内分布は±２×１０-4以下で、
膜厚及び組成が極めて均一であることが分かった。
【００１８】尚、本発明の第１及び第２の実施例を組み
合わせて、カーボンサセプターより下流に水冷ジャケッ
トがなくかつ反応管側壁に水冷ジャケットがない構造の
反応管を有する気相成長装置を用いて結晶成長した結
果、第１及び第２の実施例を用いた場合より面内均一性
の良い結晶が得られた。また、第１及び第２の実施例に
おいて基板を回転させることにより、より面内均一性の
良い結晶が得られた。
合わせて、カーボンサセプターより下流に水冷ジャケッ
トがなくかつ反応管側壁に水冷ジャケットがない構造の
反応管を有する気相成長装置を用いて結晶成長した結
果、第１及び第２の実施例を用いた場合より面内均一性
の良い結晶が得られた。また、第１及び第２の実施例に
おいて基板を回転させることにより、より面内均一性の
良い結晶が得られた。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、結晶成長
基板表面を下向きに設置し加熱するサセプターを備えた
横型反応管を有する気相成長装置において、サセプター
よりガス導入口側の反応管に水冷ジャケットを設ける
か、または矩形状の反応管の上面及び下面に水冷ジャケ
ットを設けることにより、膜厚及び組成が均一なエピタ
キシャル成長を行うことができるという効果がある。
基板表面を下向きに設置し加熱するサセプターを備えた
横型反応管を有する気相成長装置において、サセプター
よりガス導入口側の反応管に水冷ジャケットを設ける
か、または矩形状の反応管の上面及び下面に水冷ジャケ
ットを設けることにより、膜厚及び組成が均一なエピタ
キシャル成長を行うことができるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例の横断面図およびＡ−Ａ
線断面図である。
線断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例の横断面図およびＢ−Ｂ
線断面図である。
線断面図である。
【図３】従来の気相成長装置の横断面図およびＣ−Ｃ線
断面図である。
断面図である。
１ ガス導入口 ２，２Ａ 反応管 ３，３Ａ〜３Ｃ 水入口 ４，４Ａ 水冷ジャケット ５ 高周波コイル ６，６Ａ カーボンサセプター ７，７Ａ〜７Ｃ 水出口 ８ 半導体結晶基板 ９ 排気口
Claims (2)
- 【請求項１】 結晶成長用基板表面を下向きに保持し加
熱するサセプターを反応管中央部の上面に備え、かつ一
端にガス導入口がそして他端に排気口が設けられた横型
反応管を有するコールドウオール型の気相成長装置にお
いて、前記サセプターが設けられた領域を含み前記ガス
導入口側の前記横型反応管の表面にのみ水冷ジャケット
を設けたことを特徴とする気相成長装置。 - 【請求項２】 結晶成長用基板表面を下向きに保持し加
熱するサセプターを中央部に備え、かつ一端にガス導入
口がそして他端に排気口が設けられた矩形状の横型反応
管を有するコールドウオール型の気相成長装置におい
て、前記横型反応管の上面および下面にのみ水冷ジャケ
ットを設けたことを特徴とする気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3008190A JP2748700B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3008190A JP2748700B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04252022A JPH04252022A (ja) | 1992-09-08 |
| JP2748700B2 true JP2748700B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=11686373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3008190A Expired - Lifetime JP2748700B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2748700B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4433947B2 (ja) * | 2004-09-02 | 2010-03-17 | 株式会社エピクエスト | 高温用ｃｖｄ装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6071596A (ja) * | 1983-09-27 | 1985-04-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気相成長装置 |
| JPS6117494A (ja) * | 1984-07-02 | 1986-01-25 | Nec Corp | 気相成長装置 |
-
1991
- 1991-01-28 JP JP3008190A patent/JP2748700B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04252022A (ja) | 1992-09-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980120 |