JP3044699B2 - 気相成長装置および気相成長方法 - Google Patents
気相成長装置および気相成長方法Info
- Publication number
- JP3044699B2 JP3044699B2 JP3094156A JP9415691A JP3044699B2 JP 3044699 B2 JP3044699 B2 JP 3044699B2 JP 3094156 A JP3094156 A JP 3094156A JP 9415691 A JP9415691 A JP 9415691A JP 3044699 B2 JP3044699 B2 JP 3044699B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- line
- dummy
- phase growth
- vapor phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は気相成長装置と気相成長
方法に関し、特に、その気相成長装置を用いて半導体基
板上に半導体結晶層を形成する技術に関するものであ
る。
方法に関し、特に、その気相成長装置を用いて半導体基
板上に半導体結晶層を形成する技術に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】気相成長装置を用いて半導体結晶を成長
させる際には、原料をそのまま、あるいは不活性ガスで
あるキャリアガスと共に反応炉に導入し、反応炉内で加
熱されている半導体基板上での熱反応を利用して、半導
体結晶層を成長させる。
させる際には、原料をそのまま、あるいは不活性ガスで
あるキャリアガスと共に反応炉に導入し、反応炉内で加
熱されている半導体基板上での熱反応を利用して、半導
体結晶層を成長させる。
【０００３】２種類以上の結晶構造を続けて成長させる
場合には、第１の結晶層に必要な原料をオフした後、第
２の結晶層に必要な原料をオンすることによって、異な
る結晶層を積層することができる。このときに、反応炉
に導入されるガスの流速や圧力の変動などがあると、基
板上に供給されるガスの流れに乱れが生じ、結晶の特
性、特に二つの結晶層の切り替わり界面の急峻性を損な
うことになる。
場合には、第１の結晶層に必要な原料をオフした後、第
２の結晶層に必要な原料をオンすることによって、異な
る結晶層を積層することができる。このときに、反応炉
に導入されるガスの流速や圧力の変動などがあると、基
板上に供給されるガスの流れに乱れが生じ、結晶の特
性、特に二つの結晶層の切り替わり界面の急峻性を損な
うことになる。
【０００４】このことを避けるために、急峻な界面を形
成することを目的とする気相成長法では、例えば、以下
に示す専門誌 “Journal of Crystal Growth 93 p.353-358(1988)” に示されているような、ベントランシステムが用いられ
る。ベントランシステムは図６に示すように、反応炉１
に接続されて必要なガスを送り込むランライン４と、反
応炉１をバイパスして排気管８より不要なガスを排気管
８より排気するベントライン５とを持っている。原料ラ
イン７は、成長時にはランライン４に接続され、成長を
停止するときにはベントライン５に接続される。このこ
とによって原料ライン７に流すガスの流量を常に一定に
しておくことができる。しかし、これだけでは、ランラ
イン４を流れるガスの総量が成長時とベント時とで変化
してしまう。このことを防ぐ役目を果たすのが、ダミー
ライン６である。ダミーライン６は通常原料ライン１本
に対し１本設けられ、対応する原料ライン７中のガスの
流量と同じ流量のガスが流される。ダミーライン６に
は、キャリアガスとして用いるために水素あるいは窒素
などの不活性ガスが流される。このダミーライン６を、
対応する原料ライン７がランライン４に接続されている
ときにはベントライン５に、逆に原料ライン７がベント
ライン５に接続されているときにはランライン４に接続
させる。このことによりランライン４に流れるガス流量
を常に一定に保つことができる。
成することを目的とする気相成長法では、例えば、以下
に示す専門誌 “Journal of Crystal Growth 93 p.353-358(1988)” に示されているような、ベントランシステムが用いられ
る。ベントランシステムは図６に示すように、反応炉１
に接続されて必要なガスを送り込むランライン４と、反
応炉１をバイパスして排気管８より不要なガスを排気管
８より排気するベントライン５とを持っている。原料ラ
イン７は、成長時にはランライン４に接続され、成長を
停止するときにはベントライン５に接続される。このこ
とによって原料ライン７に流すガスの流量を常に一定に
しておくことができる。しかし、これだけでは、ランラ
イン４を流れるガスの総量が成長時とベント時とで変化
してしまう。このことを防ぐ役目を果たすのが、ダミー
ライン６である。ダミーライン６は通常原料ライン１本
に対し１本設けられ、対応する原料ライン７中のガスの
流量と同じ流量のガスが流される。ダミーライン６に
は、キャリアガスとして用いるために水素あるいは窒素
などの不活性ガスが流される。このダミーライン６を、
対応する原料ライン７がランライン４に接続されている
ときにはベントライン５に、逆に原料ライン７がベント
ライン５に接続されているときにはランライン４に接続
させる。このことによりランライン４に流れるガス流量
を常に一定に保つことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ランライン４
に流れるガス流量を一定にするだけでは、ガスの切り替
えに伴うランライン４内のガスの流れの乱れを完全にな
くすことはできない。ガスは通常内径数ミリメートルと
いう細い配管を用いて流される。また、ガスの切り替え
のためには狭いオリフィスを持ったバルブが配管中に挿
入される。ガスはこのような配管、バルブを通るときに
抵抗を受け、その結果として配管内に圧力分布が形成さ
れる。ガスの受ける抵抗は、ガスの流量だけでなく、ガ
スの種類に大きく依存する。特にそのガスの持つ平均分
子量の大きさに依存し、平均分子量が大きくなるほど抵
抗が大きくなる。
に流れるガス流量を一定にするだけでは、ガスの切り替
えに伴うランライン４内のガスの流れの乱れを完全にな
くすことはできない。ガスは通常内径数ミリメートルと
いう細い配管を用いて流される。また、ガスの切り替え
のためには狭いオリフィスを持ったバルブが配管中に挿
入される。ガスはこのような配管、バルブを通るときに
抵抗を受け、その結果として配管内に圧力分布が形成さ
れる。ガスの受ける抵抗は、ガスの流量だけでなく、ガ
スの種類に大きく依存する。特にそのガスの持つ平均分
子量の大きさに依存し、平均分子量が大きくなるほど抵
抗が大きくなる。
【０００６】前述の従来例では、ランラインに流される
ガスの総流量は常に一定であるが、原料ラインに流され
る原料ガスと、ダミーラインに流されるダミーガスとで
はその平均分子量が異なるため、ガスの切り替えに伴
い、配管内の圧力分布に変動が生じ、結果として、形成
される半導体結晶層の界面の急峻性を損ねるという問題
があった。
ガスの総流量は常に一定であるが、原料ラインに流され
る原料ガスと、ダミーラインに流されるダミーガスとで
はその平均分子量が異なるため、ガスの切り替えに伴
い、配管内の圧力分布に変動が生じ、結果として、形成
される半導体結晶層の界面の急峻性を損ねるという問題
があった。
【０００７】そこで本発明は、上記の問題点を解決した
気相成長装置および気相成長方法を提供することを目的
とする。
気相成長装置および気相成長方法を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、内部で気相成
長を行う反応炉と、反応炉に接続されて気相成長に必要
なガスを送るランラインと、反応炉から導出された排気
管まで延設されて不要なガスを送るベントラインと、気
相成長に用いる原料を送る原料ラインと、原料ガスに代
替されるダミーガスを送るダミーラインとを備え、原料
ラインとダミーラインがランラインとベントラインに逆
方向に接続・切り替えされる気相成長装置において、ダ
ミーラインは、対応する原料ガスと等しい平均分子量の
ダミーガスを構成する２種類以上の不活性ガス源に接続
されていることを特徴とする。
長を行う反応炉と、反応炉に接続されて気相成長に必要
なガスを送るランラインと、反応炉から導出された排気
管まで延設されて不要なガスを送るベントラインと、気
相成長に用いる原料を送る原料ラインと、原料ガスに代
替されるダミーガスを送るダミーラインとを備え、原料
ラインとダミーラインがランラインとベントラインに逆
方向に接続・切り替えされる気相成長装置において、ダ
ミーラインは、対応する原料ガスと等しい平均分子量の
ダミーガスを構成する２種類以上の不活性ガス源に接続
されていることを特徴とする。
【０００９】一方、本発明に係る気相成長方法では、原
料ガスとダミーガスをそれぞれ原料ラインとダミーライ
ンに送り、さらに、気相成長に必要なガスを送るランラ
インあるいは不要なガスを排気するベントラインのいず
れかに別々に同時に送ることによって、反応炉内に設置
された半導体基板表面に半導体結晶層を成長させる気相
成長方法において、ダミーガスをダミーラインに送る際
に、２種類以上の不活性ガスを混合して対応する原料ガ
スと等しい平均分子量のダミーガスとすることを特徴と
する。なお、前述のダミーガスは、水素ガス、窒素ガ
ス、アルゴンガスの内の２種類以上の不活性ガスで構成
されている。
料ガスとダミーガスをそれぞれ原料ラインとダミーライ
ンに送り、さらに、気相成長に必要なガスを送るランラ
インあるいは不要なガスを排気するベントラインのいず
れかに別々に同時に送ることによって、反応炉内に設置
された半導体基板表面に半導体結晶層を成長させる気相
成長方法において、ダミーガスをダミーラインに送る際
に、２種類以上の不活性ガスを混合して対応する原料ガ
スと等しい平均分子量のダミーガスとすることを特徴と
する。なお、前述のダミーガスは、水素ガス、窒素ガ
ス、アルゴンガスの内の２種類以上の不活性ガスで構成
されている。
【００１０】
【作用】本発明によれば、ダミーラインは原料ガスと等
しい平均分子量のダミーガスを構成する２種類以上の不
活性ガスの供給装置に接続されているため、予め対応す
る原料ガスの平均分子量に合わせて不活性ガスの混合比
を設定することが可能となる。
しい平均分子量のダミーガスを構成する２種類以上の不
活性ガスの供給装置に接続されているため、予め対応す
る原料ガスの平均分子量に合わせて不活性ガスの混合比
を設定することが可能となる。
【００１１】また、前述のダミーラインには、対応する
原料ガスとほぼ等しい平均分子量となる２種類以上の不
活性ガスの混合体を送って接続の切り替えを行うため、
ランラインに流すガスの総流量を常に一定にすると共
に、その配管内の圧力分布も常に一定に保つことができ
る。なお、原料ガスの平均分子量に対応させて、ダミー
ラインに流すガスを水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス
の中から選択することが可能である。
原料ガスとほぼ等しい平均分子量となる２種類以上の不
活性ガスの混合体を送って接続の切り替えを行うため、
ランラインに流すガスの総流量を常に一定にすると共
に、その配管内の圧力分布も常に一定に保つことができ
る。なお、原料ガスの平均分子量に対応させて、ダミー
ラインに流すガスを水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス
の中から選択することが可能である。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例に係る気相成長装置を、有機
金属気相成長方法に用いる場合について説明する。図１
は、その気相成長装置を示す図である。図示されている
ように、半導体結晶層を成長させる基板２がサセプタ３
上に設置されている反応炉１の上部、及び下部には、半
導体結晶層の成長に必要なガスを導入するためのランラ
イン４及び反応炉１をバイパスして不要なガスを排気管
８より排気するためのベントライン５がそれぞれ接続さ
れている。これらランライン４とベントライン５には、
そのいずれかのラインに別々に同時に、原料ガスあるい
はダミーガスを送る原料ライン７とダミーライン６が接
続されている。この原料ライン７は、原料のＶ族ガスと
してＡｓＨ3 （アルシン）、ＰＨ3 （フォスフィン）、
同じくIII 族ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム）、ＴＥＧ （トリエチルガリウム）、ＴＭＩ（トリ
メチルインジウム）などの有機金属が入れられているバ
ブラー等に接続されている。このＶ族ガスは通常水素ガ
スにより一定の濃度に希釈されたものが原料ガスとして
原料ライン７に導入され、一方、III 族ガスは一般に常
温で液体、又は固体であるので、これを収めたバブラー
の中に水素ガスを流すことにより、その蒸気を原料ライ
ン７に導入する。さらにダミーライン６には、原料ガス
の平均分子量とほぼ等しくなるように混合した水素ガス
及び窒素ガスの混合体の流量を調整する流量制御弁（Ｍ
ＦＣ）が設けられている。
金属気相成長方法に用いる場合について説明する。図１
は、その気相成長装置を示す図である。図示されている
ように、半導体結晶層を成長させる基板２がサセプタ３
上に設置されている反応炉１の上部、及び下部には、半
導体結晶層の成長に必要なガスを導入するためのランラ
イン４及び反応炉１をバイパスして不要なガスを排気管
８より排気するためのベントライン５がそれぞれ接続さ
れている。これらランライン４とベントライン５には、
そのいずれかのラインに別々に同時に、原料ガスあるい
はダミーガスを送る原料ライン７とダミーライン６が接
続されている。この原料ライン７は、原料のＶ族ガスと
してＡｓＨ3 （アルシン）、ＰＨ3 （フォスフィン）、
同じくIII 族ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム）、ＴＥＧ （トリエチルガリウム）、ＴＭＩ（トリ
メチルインジウム）などの有機金属が入れられているバ
ブラー等に接続されている。このＶ族ガスは通常水素ガ
スにより一定の濃度に希釈されたものが原料ガスとして
原料ライン７に導入され、一方、III 族ガスは一般に常
温で液体、又は固体であるので、これを収めたバブラー
の中に水素ガスを流すことにより、その蒸気を原料ライ
ン７に導入する。さらにダミーライン６には、原料ガス
の平均分子量とほぼ等しくなるように混合した水素ガス
及び窒素ガスの混合体の流量を調整する流量制御弁（Ｍ
ＦＣ）が設けられている。
【００１３】上記の気相成長装置では、前述したように
ダミーライン６に２種類の不活性ガスの混合体の流量を
制御するＭＦＣが備えられているため、予めダミーライ
ン６に流す水素ガス及び窒素ガスの混合比を所望の割合
に設定し、対応する原料ガスの平均分子量と等しくする
ことができる。
ダミーライン６に２種類の不活性ガスの混合体の流量を
制御するＭＦＣが備えられているため、予めダミーライ
ン６に流す水素ガス及び窒素ガスの混合比を所望の割合
に設定し、対応する原料ガスの平均分子量と等しくする
ことができる。
【００１４】次に、上述の気相反応装置を用いた気相成
長方法について説明する。まず、図２に、水素をキャリ
アガスとしてこれらの原料ガスを用いたときに原料ライ
ン７を流れる原料ガスの平均分子量を示す。同図（ａ）
はＶ族ガスであるＡｓＨ3及びＰＨ3の平均分子量であ
り、キャリアガスである水素中の濃度がそれぞれ１０
％、２０％の場合の値である。同図（ｂ）は、図１に示
す如く、III族ガスであるＴＭＧ、ＴＥＧ、ＴＭＡ及び
ＴＭＩといった有機金属がバブラーに収容されている場
合において、バブラーから供給されて原料ライン７を流
れる原料ガスの平均分子量を示している。この原料ライ
ン７を流れる原料ガスは、バブラーへ供給されたキャリ
アガスである水素（流量をＦａとする）に、図１に示す
バブラー内で蒸発して生成した有機金属ガス（流量をＦ
ｂとする）が混合されたものである。よって、原料ライ
ン７を流れる原料ガス中の有機金属ガスの含有率は、Ｆ
ｂ／（Ｆａ＋Ｆｂ）で表される。一方、バブラー内のガ
ス相における有機金属ガスのモル分率は、Ｐｍ／Ｐｏで
表される。ここに、Ｐｍは有機金属ガスの使用温度での
蒸気圧を示し、Ｐｏはバブラー内の圧力を示す。図１よ
り、原料ライン７を流れる原料ガス中の有機金属ガスの
含有率と、バブラー内のガス相における有機金属ガスの
モル分率とは等しく、よって、有機金属ガスの流量Ｆｂ
は、Ｐｍ／（Ｐｏ−Ｐｍ）×Ｆａで表される。したがっ
て、上述のIII族ガス（有機金属ガス）を含む原料ライ
ン７を流れる原料ガスの平均分子量は、Ｐｍ／（Ｐｏ−
Ｐｍ）を用いて表せる。一方、ダミーライン６に水素、
窒素及びアルゴンの３種類の混合ガスから成るダミーガ
スを用いる場合、このダミーガスの平均分子量は、それ
ぞれの組成をｘ、y、（１−ｘ−ｙ）としたとき、２．
０ｘ＋２８．０ｙ＋３９．９（１−ｘ−ｙ）で求められ
る。このように、原料ガス及びダミーガスの平均分子量
を求めることができるので、原料ライン７に流れる原料
ガスの平均分子量と等しくなるように、ダミーガスの組
成ｘ、ｙを決定すればよい。
長方法について説明する。まず、図２に、水素をキャリ
アガスとしてこれらの原料ガスを用いたときに原料ライ
ン７を流れる原料ガスの平均分子量を示す。同図（ａ）
はＶ族ガスであるＡｓＨ3及びＰＨ3の平均分子量であ
り、キャリアガスである水素中の濃度がそれぞれ１０
％、２０％の場合の値である。同図（ｂ）は、図１に示
す如く、III族ガスであるＴＭＧ、ＴＥＧ、ＴＭＡ及び
ＴＭＩといった有機金属がバブラーに収容されている場
合において、バブラーから供給されて原料ライン７を流
れる原料ガスの平均分子量を示している。この原料ライ
ン７を流れる原料ガスは、バブラーへ供給されたキャリ
アガスである水素（流量をＦａとする）に、図１に示す
バブラー内で蒸発して生成した有機金属ガス（流量をＦ
ｂとする）が混合されたものである。よって、原料ライ
ン７を流れる原料ガス中の有機金属ガスの含有率は、Ｆ
ｂ／（Ｆａ＋Ｆｂ）で表される。一方、バブラー内のガ
ス相における有機金属ガスのモル分率は、Ｐｍ／Ｐｏで
表される。ここに、Ｐｍは有機金属ガスの使用温度での
蒸気圧を示し、Ｐｏはバブラー内の圧力を示す。図１よ
り、原料ライン７を流れる原料ガス中の有機金属ガスの
含有率と、バブラー内のガス相における有機金属ガスの
モル分率とは等しく、よって、有機金属ガスの流量Ｆｂ
は、Ｐｍ／（Ｐｏ−Ｐｍ）×Ｆａで表される。したがっ
て、上述のIII族ガス（有機金属ガス）を含む原料ライ
ン７を流れる原料ガスの平均分子量は、Ｐｍ／（Ｐｏ−
Ｐｍ）を用いて表せる。一方、ダミーライン６に水素、
窒素及びアルゴンの３種類の混合ガスから成るダミーガ
スを用いる場合、このダミーガスの平均分子量は、それ
ぞれの組成をｘ、y、（１−ｘ−ｙ）としたとき、２．
０ｘ＋２８．０ｙ＋３９．９（１−ｘ−ｙ）で求められ
る。このように、原料ガス及びダミーガスの平均分子量
を求めることができるので、原料ライン７に流れる原料
ガスの平均分子量と等しくなるように、ダミーガスの組
成ｘ、ｙを決定すればよい。
【００１５】本実施例においては図２からわかるよう
に、ＴＭＧを２０℃で使用する時以外は、原料ガスの平
均分子量が窒素の分子量より小さくなるので、ダミーラ
イン６に流すダミーガスは、水素と窒素の２種類のガス
の組み合わせにより本発明を実現することができる。こ
のときのダミーライン６内を流れるダミーガスの平均分
子量は２．０ｘ＋２８．０（１−ｘ）で求められる。こ
のときの各原料に対するｘの値を同図に示した。
に、ＴＭＧを２０℃で使用する時以外は、原料ガスの平
均分子量が窒素の分子量より小さくなるので、ダミーラ
イン６に流すダミーガスは、水素と窒素の２種類のガス
の組み合わせにより本発明を実現することができる。こ
のときのダミーライン６内を流れるダミーガスの平均分
子量は２．０ｘ＋２８．０（１−ｘ）で求められる。こ
のときの各原料に対するｘの値を同図に示した。
【００１６】次に、上述の方法で調整したダミーガスを
用い、実際にＧａＩｎＡｓ／ＩｎＰの多層構造をＩｎＰ
結晶の上に成長させる時の手順を示す。この結晶の多層
構造は、図３に示すような３０オングストロームの厚さ
のＧａＩｎＡｓ層をＩｎＰ層で挟んだ量子井戸構造であ
る。この構造を成長させるときの手順を図４に示す。こ
こで、重要なのはＩｎＰ層からＧａＩｎＡｓ層への切り
替え、及びＧａＩｎＡｓ層からＩｎＰ層への切り替えで
ある。まず、ＩｎＰ層の成長を終えるときにはＴＭＩ１
ラインをランライン４からベントライン５に切り替え
る。その０．５秒後にＰＨ3 ラインをランライン４から
ベントライン５に切り替え、同時にＡｓＨ3 ラインをベ
ントライン５からランライン４に切り替える。さらに、
０．５秒後にＴＭＩ２ラインとＴＥＧラインを同時にベ
ントライン４からランライン５に切り替えＧａＩｎＡｓ
層の成長を開始する。ＧａＩｎＡｓ層からＩｎＰ層に切
り替えるときには、この逆の操作を行う。即ちＧａＩｎ
Ａｓ層の成長終了と同時にＰＨ3 ラインをベントライン
５からランライン４に切り替え、その０．５秒後にＴＭ
Ｉ１ラインをベントライン５からランライン４に切り替
える。従ってこの１秒の間、計５本の原料ライン７を切
り替えることになるが、そのすべての原料ライン７が、
その原料ガスと同じ流量で同じ平均分子量を持つダミー
ガスが流れるダミーライン６と共に切り替えられるた
め、反応炉１に導入されるランライン４内の圧力分布は
一定で、ガスの流れに乱れが生じることがなく、従って
急峻な界面を形成することができる。
用い、実際にＧａＩｎＡｓ／ＩｎＰの多層構造をＩｎＰ
結晶の上に成長させる時の手順を示す。この結晶の多層
構造は、図３に示すような３０オングストロームの厚さ
のＧａＩｎＡｓ層をＩｎＰ層で挟んだ量子井戸構造であ
る。この構造を成長させるときの手順を図４に示す。こ
こで、重要なのはＩｎＰ層からＧａＩｎＡｓ層への切り
替え、及びＧａＩｎＡｓ層からＩｎＰ層への切り替えで
ある。まず、ＩｎＰ層の成長を終えるときにはＴＭＩ１
ラインをランライン４からベントライン５に切り替え
る。その０．５秒後にＰＨ3 ラインをランライン４から
ベントライン５に切り替え、同時にＡｓＨ3 ラインをベ
ントライン５からランライン４に切り替える。さらに、
０．５秒後にＴＭＩ２ラインとＴＥＧラインを同時にベ
ントライン４からランライン５に切り替えＧａＩｎＡｓ
層の成長を開始する。ＧａＩｎＡｓ層からＩｎＰ層に切
り替えるときには、この逆の操作を行う。即ちＧａＩｎ
Ａｓ層の成長終了と同時にＰＨ3 ラインをベントライン
５からランライン４に切り替え、その０．５秒後にＴＭ
Ｉ１ラインをベントライン５からランライン４に切り替
える。従ってこの１秒の間、計５本の原料ライン７を切
り替えることになるが、そのすべての原料ライン７が、
その原料ガスと同じ流量で同じ平均分子量を持つダミー
ガスが流れるダミーライン６と共に切り替えられるた
め、反応炉１に導入されるランライン４内の圧力分布は
一定で、ガスの流れに乱れが生じることがなく、従って
急峻な界面を形成することができる。
【００１７】この実施例では、５本の原料ライン７全て
に、本発明の方法を用いた。しかし図２に示されている
ように、ＡｓＨ3 、ＰＨ3 などのガスはその平均分子量
が水素ガスの５倍近くあり、本発明の効果が大きく期待
できるが、ＴＭＩのような原料では、その平均分子量が
水素ガスに比べて１割強大きいにすぎない。従って、Ｔ
ＭＩラインなどについては、従来の方法を用い、ＡｓＨ
3 、ＰＨ3 についてのみ本発明の方法を用いることによ
っても、ある程度、急峻な界面を形成することができ
る。
に、本発明の方法を用いた。しかし図２に示されている
ように、ＡｓＨ3 、ＰＨ3 などのガスはその平均分子量
が水素ガスの５倍近くあり、本発明の効果が大きく期待
できるが、ＴＭＩのような原料では、その平均分子量が
水素ガスに比べて１割強大きいにすぎない。従って、Ｔ
ＭＩラインなどについては、従来の方法を用い、ＡｓＨ
3 、ＰＨ3 についてのみ本発明の方法を用いることによ
っても、ある程度、急峻な界面を形成することができ
る。
【００１８】図５は、本発明に係る気相成長方法によっ
て得られた量子井戸構造からの４Ｋでのフォトルミネッ
センススペクトルを示す図である。スペクトルの半値幅
が８ｍｅＶという狭い半値幅を持つ結晶層が得られた。
フォトルミネッセンススペクトルはそのＧａＩｎＡｓ／
ＩｎＰの界面が乱れていると、その半値幅が広がること
が知られている。すべてのダミーライン６に流すガスを
水素のみとした従来例の方法で成長した同様の結晶構造
からのフォトルミネッセンススペクトルの半値幅は１６
ｍｅＶであるから、界面の急峻性が本発明の効果によっ
て大幅に向上したことを示している。
て得られた量子井戸構造からの４Ｋでのフォトルミネッ
センススペクトルを示す図である。スペクトルの半値幅
が８ｍｅＶという狭い半値幅を持つ結晶層が得られた。
フォトルミネッセンススペクトルはそのＧａＩｎＡｓ／
ＩｎＰの界面が乱れていると、その半値幅が広がること
が知られている。すべてのダミーライン６に流すガスを
水素のみとした従来例の方法で成長した同様の結晶構造
からのフォトルミネッセンススペクトルの半値幅は１６
ｍｅＶであるから、界面の急峻性が本発明の効果によっ
て大幅に向上したことを示している。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、ダミーラインに流す不
活性ガスの混合比を予め設定することができるため、原
料ガスの平均分子量に対応させて、その不活性ガスの組
成を調整することができる。
活性ガスの混合比を予め設定することができるため、原
料ガスの平均分子量に対応させて、その不活性ガスの組
成を調整することができる。
【００２０】また、ランライン内のガスの総流量を常に
一定にすることができると共に、ガスの切り替えに伴う
配管内の圧力分布の変動も抑えることができる。この結
果、ガスの切り替えに伴うガスの流れの乱れがなくな
り、基板上に成長させる半導体結晶層の品質を向上さ
せ、特に急峻な界面を形成することができる。
一定にすることができると共に、ガスの切り替えに伴う
配管内の圧力分布の変動も抑えることができる。この結
果、ガスの切り替えに伴うガスの流れの乱れがなくな
り、基板上に成長させる半導体結晶層の品質を向上さ
せ、特に急峻な界面を形成することができる。
【図１】本発明に係る気相成長装置を示す図である。
【図２】各原料ガスの平均分子量と、それに対応する水
素と窒素の混合比率を示す表である。
素と窒素の混合比率を示す表である。
【図３】成長した結晶層を示す図である。
【図４】本発明に係る制御手順を示す図である。
【図５】本発明の方法で作製された結晶の４Ｋでのフォ
トルミネッセンススペクトルを示す図である。
トルミネッセンススペクトルを示す図である。
【図６】従来の気相成長装置を示す図である。
１…反応炉 ２…半導体基板 ３…サセプタ ４…ランライン ５…ベントライン ６…ダミーライン ７…原料ライン
Claims (3)
- 【請求項１】 内部で気相成長を行う反応炉と、前記反
応炉に接続されて気相成長に必要なガスを送るランライ
ンと、前記反応炉から導出された排気管まで延設されて
不要なガスを送るベントラインと、気相成長に用いる原
料ガスを送る原料ラインと、前記原料ガスに代替される
ダミーガスを送るダミーラインとを備え、当該原料ライ
ンと当該ダミーラインが、前記ランラインと前記ベント
ラインに逆方向に接続・切り替えされる気相成長装置に
おいて、前記ダミーラインは、対応する原料ガスと等し
い平均分子量のダミーガスを構成する２種類以上の不活
性ガスの供給装置に接続されていることを特徴とする気
相成長装置。 - 【請求項２】 原料ガスとダミーガスをそれぞれ原料ラ
インとダミーラインに送り、さらに、気相成長に必要な
ガスを送るランラインあるいは不要なガスを排気するベ
ントラインのいずれかに別々に同時に送ることによっ
て、反応炉内に設置された半導体基板表面に半導体結晶
層を成長させる気相成長方法において、前記ダミーガス
を前記ダミーラインに送る際に、２種類以上の不活性ガ
スを混合して対応する原料ガスと等しい平均分子量のダ
ミーガスとすることを特徴とする気相成長方法。 - 【請求項３】 前記ダミーガスは、水素ガス、窒素ガ
ス、アルゴンガスの内の２種類以上の不活性ガスで構成
されていることを特徴とする、請求項２記載の気相成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3094156A JP3044699B2 (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 気相成長装置および気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3094156A JP3044699B2 (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 気相成長装置および気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04324623A JPH04324623A (ja) | 1992-11-13 |
| JP3044699B2 true JP3044699B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=14102516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3094156A Expired - Fee Related JP3044699B2 (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 気相成長装置および気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3044699B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2784384B2 (ja) * | 1993-11-01 | 1998-08-06 | 株式会社ジャパンエナジー | 気相成長方法 |
| JP6157942B2 (ja) * | 2013-06-13 | 2017-07-05 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 気相成長装置および気相成長方法 |
| KR101676757B1 (ko) * | 2015-04-21 | 2016-11-18 | 동아대학교 산학협력단 | 유기물 랭킨 사이클을 이용한 폐열 발전시스템 |
-
1991
- 1991-04-24 JP JP3094156A patent/JP3044699B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04324623A (ja) | 1992-11-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3879173B2 (ja) | 化合物半導体気相成長方法 | |
| US20140109831A1 (en) | Vapor deposition method and vapor deposition apparatus | |
| JP3044699B2 (ja) | 気相成長装置および気相成長方法 | |
| JP3991393B2 (ja) | 化合物半導体の製造装置 | |
| JP2000058462A (ja) | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の製造方法 | |
| JP2007242875A (ja) | 有機金属気相成長装置およびそれを用いた気相成長方法 | |
| Scholz | MOVPE of Group‐III Heterostructures for Optoelectronic Applications | |
| JP3386302B2 (ja) | 化合物半導体へのｎ型ドーピング方法およびこれを用いた化学ビーム堆積方法並びにこれらの結晶成長方法によって形成された化合物半導体結晶およびこの化合物半導体結晶によって構成された電子デバイスおよび光デバイス | |
| JP2567309B2 (ja) | 有機金属気相成長装置 | |
| JP3052269B2 (ja) | 気相成長装置およびその成長方法 | |
| JP2784384B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| JP2988949B2 (ja) | 有機金属気相成長方法 | |
| JPH08130187A (ja) | 半導体気相成長装置および半導体気相成長方法 | |
| US5704975A (en) | Selective crystal growth method of compound semiconductor | |
| JPH1126382A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体薄膜の製造方法 | |
| JPH0620050B2 (ja) | ガス稀釈装置 | |
| JPH0626187B2 (ja) | 半導体結晶の製造装置 | |
| JPH01220821A (ja) | 気相成長装置のガス制御方法 | |
| JPS59170000A (ja) | 結晶成長装置 | |
| JPH0760800B2 (ja) | 化合物半導体の気相成長法 | |
| JPH0748478B2 (ja) | 気相成長装置 | |
| JPH06204145A (ja) | 化合物半導体の有機金属気相成長装置 | |
| JPH07315986A (ja) | 化合物半導体薄膜成長方法 | |
| JPS63174315A (ja) | ３−５族化合物半導体結晶のド−ピング方法 | |
| JPH04368120A (ja) | 原子層結晶成長法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090317 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090317 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100317 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |