JP3127501B2 - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JP3127501B2 JP3127501B2 JP03201819A JP20181991A JP3127501B2 JP 3127501 B2 JP3127501 B2 JP 3127501B2 JP 03201819 A JP03201819 A JP 03201819A JP 20181991 A JP20181991 A JP 20181991A JP 3127501 B2 JP3127501 B2 JP 3127501B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気相成長装置に関し、
特に気相成長装置の反応管に関する。
特に気相成長装置の反応管に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、化合物半導体素子のための結晶成
長法として、気相成長法が生産性・高品質素子の作製に
優れた方法として盛んに採用されている。特にＡｌＧａ
Ａｓ系，ＡｌＧａＩｎＰ系，ＧａＩｎＰＡｓ系よりなる
素子は、光半導体素子，電子素子として重要であり、結
晶成長法としては、気相成長法の中でも有機金属気相成
長法（以下ＭＯＶＰＥ法という）が優れている。
長法として、気相成長法が生産性・高品質素子の作製に
優れた方法として盛んに採用されている。特にＡｌＧａ
Ａｓ系，ＡｌＧａＩｎＰ系，ＧａＩｎＰＡｓ系よりなる
素子は、光半導体素子，電子素子として重要であり、結
晶成長法としては、気相成長法の中でも有機金属気相成
長法（以下ＭＯＶＰＥ法という）が優れている。
【０００３】ＭＯＶＰＥ法は、トリメチルアルミニウム
（ＴＭＡｌ），トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）などの
有機金属蒸気及びアルシン（ＡｓＨ3）などの水素化物
ガスを原料とした気相成長法であり、例えば、ＡｌＧａ
Ａｓの成長は、ＴＭＡｌ，ＴＭＧａ蒸気及びＡｓＨ3ガ
スをＧａＡｓ基板の上に導入・加熱してエピタキシャル
成長を行うものである。
（ＴＭＡｌ），トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）などの
有機金属蒸気及びアルシン（ＡｓＨ3）などの水素化物
ガスを原料とした気相成長法であり、例えば、ＡｌＧａ
Ａｓの成長は、ＴＭＡｌ，ＴＭＧａ蒸気及びＡｓＨ3ガ
スをＧａＡｓ基板の上に導入・加熱してエピタキシャル
成長を行うものである。
【０００４】図２に従来の気相成長装置の基本構造を示
す（例えば、ジャーナル・オブ・クリスタル・グロース
６８巻，１９８４年，４８３ページ；Ｊ．ｏｆＣｒｙ
ｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，ｖｏｌ．６８（１９８４）ｐ
ｐ．４８３参照）。図２によりＧａＡｓ基板上にＡｌＧ
ａＡｓ層を成長する装置を例として以下説明する。
す（例えば、ジャーナル・オブ・クリスタル・グロース
６８巻，１９８４年，４８３ページ；Ｊ．ｏｆＣｒｙ
ｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，ｖｏｌ．６８（１９８４）ｐ
ｐ．４８３参照）。図２によりＧａＡｓ基板上にＡｌＧ
ａＡｓ層を成長する装置を例として以下説明する。
【０００５】図において、ほぼ水平に配置された石英反
応管１の内部に、カーボン製の基板支持体２が設置さ
れ、基板支持体２上にはＧａＡｓ基板８が搭載される。
原料ガス（本例の場合は、ＴＭＡｌ，ＴＭＧａ，ＡｓＨ
3など）は、水素（Ｈ2）などの搬送ガスとともに原料ガ
ス導入口６より導入され、ＧａＡｓ基板３上で加熱さ
れ、反応してＡｌＧａＡｓエピタキシャル層が成長す
る。
応管１の内部に、カーボン製の基板支持体２が設置さ
れ、基板支持体２上にはＧａＡｓ基板８が搭載される。
原料ガス（本例の場合は、ＴＭＡｌ，ＴＭＧａ，ＡｓＨ
3など）は、水素（Ｈ2）などの搬送ガスとともに原料ガ
ス導入口６より導入され、ＧａＡｓ基板３上で加熱さ
れ、反応してＡｌＧａＡｓエピタキシャル層が成長す
る。
【０００６】反応済の廃ガスは、ガス排気口７より排出
される。基板の加熱は、高周波コイル４により、カーボ
ン製基板支持体２を誘導することにより発熱させて行
う。成長室管壁は、水冷ジャケット５に流す水により冷
却する。この反応管１の断面の形状は、反応管内部を外
部に比べ減圧にしている場合には、強度の点から円形が
用いられ、反応管内部が外部と同じ常圧である場合に
は、矩形が用いられる。
される。基板の加熱は、高周波コイル４により、カーボ
ン製基板支持体２を誘導することにより発熱させて行
う。成長室管壁は、水冷ジャケット５に流す水により冷
却する。この反応管１の断面の形状は、反応管内部を外
部に比べ減圧にしている場合には、強度の点から円形が
用いられ、反応管内部が外部と同じ常圧である場合に
は、矩形が用いられる。
【０００７】また、外圧に耐える円形の外管の中に、矩
形の内挿管を設け、気相成長する薄膜の成長速度や膜厚
の均一性を向上させている反応管もある。
形の内挿管を設け、気相成長する薄膜の成長速度や膜厚
の均一性を向上させている反応管もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の気
相成長装置には、図２に示した流速分布９のように、反
応管１内の基板支持体２のところで、中央付近と周辺と
では原料ガスの流速に大きな差が生じ、そのため、気相
成長した薄膜の膜厚が流速のベクトル方向と垂直な方向
に関して不均一になるという欠点があった。
相成長装置には、図２に示した流速分布９のように、反
応管１内の基板支持体２のところで、中央付近と周辺と
では原料ガスの流速に大きな差が生じ、そのため、気相
成長した薄膜の膜厚が流速のベクトル方向と垂直な方向
に関して不均一になるという欠点があった。
【０００９】本発明の目的は、このような従来の欠点を
除去し、膜厚が均一な薄膜を成長することができる気相
成長装置を提供することにある。
除去し、膜厚が均一な薄膜を成長することができる気相
成長装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る気相成長装置は、原料ガス導入口と、
反応済の廃ガスを排出する排気口とを有する反応管の内
部に気相成長用基板を搭載する基板支持体を設置し、前
記基板支持体を設置した前記反応管の内壁に凹凸面を有
し、前記凹凸面は、反応管内に流入した原料ガスに乱流
を生じさせて基板支持体の中央部と周辺部とにおける席
料ガスの流速分布を均一化するものである。
め、本発明に係る気相成長装置は、原料ガス導入口と、
反応済の廃ガスを排出する排気口とを有する反応管の内
部に気相成長用基板を搭載する基板支持体を設置し、前
記基板支持体を設置した前記反応管の内壁に凹凸面を有
し、前記凹凸面は、反応管内に流入した原料ガスに乱流
を生じさせて基板支持体の中央部と周辺部とにおける席
料ガスの流速分布を均一化するものである。
【００１１】
【作用】反応管内壁に凹凸を設けることにより前記内壁
付近に乱流が生じ、その結果、いわゆる境界層が薄くな
り、反応管内部を流れるガスの流速分布は、内壁付近で
急激に増加し、それより内側では一定になる。このよう
に基板支持体での中央と周辺との間の流速の差がなくな
り、膜厚が均一な薄膜を成長することができる。
付近に乱流が生じ、その結果、いわゆる境界層が薄くな
り、反応管内部を流れるガスの流速分布は、内壁付近で
急激に増加し、それより内側では一定になる。このよう
に基板支持体での中央と周辺との間の流速の差がなくな
り、膜厚が均一な薄膜を成長することができる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明について図面を用いて説明す
る。本発明の一実施例の模式的平面図を図１に示す。以
下ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を成長する装置を例
として説明する。
る。本発明の一実施例の模式的平面図を図１に示す。以
下ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を成長する装置を例
として説明する。
【００１３】図１において、反応管１１は、外圧に耐え
る円形の外管１ａの中に矩形の内挿管１ｂを設けたもの
であり、反応管１の内部に設けられた基板支持体２の上
には、ＧａＡｓ基板３が保持されている。
る円形の外管１ａの中に矩形の内挿管１ｂを設けたもの
であり、反応管１の内部に設けられた基板支持体２の上
には、ＧａＡｓ基板３が保持されている。
【００１４】カーボン製基板支持体２は、高周波コイル
４により、電磁誘導で加熱される。反応管壁は、水冷ジ
ャケット５に流す水により冷却される。基板支持体２の
上流に配置された原料ガス導入口６からは、原料ガス
（この場合はＴＭＡｌ，ＴＭＧａ，ＡｓＨ3など）が水
素などの搬送ガスと共に流れ込み、ＧａＡｓ基板３上で
加熱され、反応してＡｌＧａＡｓエピタキシャル層が成
長し、その廃ガスが排気口７から排出されるように構成
されている。
４により、電磁誘導で加熱される。反応管壁は、水冷ジ
ャケット５に流す水により冷却される。基板支持体２の
上流に配置された原料ガス導入口６からは、原料ガス
（この場合はＴＭＡｌ，ＴＭＧａ，ＡｓＨ3など）が水
素などの搬送ガスと共に流れ込み、ＧａＡｓ基板３上で
加熱され、反応してＡｌＧａＡｓエピタキシャル層が成
長し、その廃ガスが排気口７から排出されるように構成
されている。
【００１５】本発明においては、反応管１の内壁の内、
内挿管１ｂの内側に凸凹面８を形成したものである。こ
のように構成された本実施例によれば、内挿管１ｂ内に
流入した原料ガスは、その内壁近くで乱流を生じ、内挿
管１ｂ内における基板支持体２の中央部と、周辺部とに
おける原料ガスの流速分布９は均一になり、ＧａＡｓ基
板３上に流れる原料ガスの濃度及び分圧がほぼ一定にな
る。従って、ＧａＡｓ基板３上に形成される薄膜の膜厚
は均一なものとなる。
内挿管１ｂの内側に凸凹面８を形成したものである。こ
のように構成された本実施例によれば、内挿管１ｂ内に
流入した原料ガスは、その内壁近くで乱流を生じ、内挿
管１ｂ内における基板支持体２の中央部と、周辺部とに
おける原料ガスの流速分布９は均一になり、ＧａＡｓ基
板３上に流れる原料ガスの濃度及び分圧がほぼ一定にな
る。従って、ＧａＡｓ基板３上に形成される薄膜の膜厚
は均一なものとなる。
【００１６】本実施例及び従来の気相成長装置を用いて
ＧａＡｓ基板上に成長したＡｌＧａＡｓ薄膜の膜厚分布
を図３に示す。図３に示したようにいずれもＧａＡｓ基
板の中央付近と周辺では膜厚に差が生ずるが、本実施例
による薄膜の方が従来例によるものよりもその差が少な
くなっており、膜厚の均一性が向上していることがわか
る。
ＧａＡｓ基板上に成長したＡｌＧａＡｓ薄膜の膜厚分布
を図３に示す。図３に示したようにいずれもＧａＡｓ基
板の中央付近と周辺では膜厚に差が生ずるが、本実施例
による薄膜の方が従来例によるものよりもその差が少な
くなっており、膜厚の均一性が向上していることがわか
る。
【００１７】なお、上記実施例においては、ＡｌＧａＡ
ａ薄膜を成長させた場合について説明したが、本発明
は、ＡｌＧａＩｎＰ系，ＧａＩｎＰＡｓ系，ＡｌＧａＳ
ｂ系，ＺｎＳＳｅ系など材料によらず適用できることは
勿論である。
ａ薄膜を成長させた場合について説明したが、本発明
は、ＡｌＧａＩｎＰ系，ＧａＩｎＰＡｓ系，ＡｌＧａＳ
ｂ系，ＺｎＳＳｅ系など材料によらず適用できることは
勿論である。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板上に
流れるガスの濃度及び分圧がほぼ一定となるため、形成
される薄膜の厚さの均一化に優れた効果が得られる。
流れるガスの濃度及び分圧がほぼ一定となるため、形成
される薄膜の厚さの均一化に優れた効果が得られる。
【図１】本発明の一つの実施例の気相成長装置の反応管
の模式的平面図である。
の模式的平面図である。
【図２】従来の気相成長装置の反応管の模式的平面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の一実施例及び従来の気相成長装置でＧ
ａＡｓ基板上に成長したＡｌＧａＡｓ薄膜の膜厚分布図
である。
ａＡｓ基板上に成長したＡｌＧａＡｓ薄膜の膜厚分布図
である。
１ 反応管 ２ 基板支持体 ３ ＧａＡｓ基板 ４ 高周波コイル ５ 水冷ジャケット ６ 原料ガス導入口 ７ 排気口 ８ 凹凸面 ９ 流速分布
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 16/44 C30B 25/02
Claims (1)
- 【請求項１】 原料ガス導入口と、反応済の廃ガスを排
出する排気口とを有する反応管の内部に気相成長用基板
を搭載する基板支持体を設置し、前記基板支持体を設置
した前記反応管の内壁に凹凸面を有し、前記 凹凸面は、反応管内に流入した原料ガスに乱流を生
じさせて基板支持体の中央部と周辺部とにおける原料ガ
スの流速分布を均一化するものであることを特徴とする
気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03201819A JP3127501B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03201819A JP3127501B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547671A JPH0547671A (ja) | 1993-02-26 |
| JP3127501B2 true JP3127501B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=16447433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03201819A Expired - Fee Related JP3127501B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3127501B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0658701U (ja) * | 1992-07-16 | 1994-08-16 | 信雄 笠間 | 治療サンダル |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2714357B2 (ja) * | 1994-09-12 | 1998-02-16 | 株式会社東芝 | エキシマレーザ発振装置 |
-
1991
- 1991-08-12 JP JP03201819A patent/JP3127501B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0658701U (ja) * | 1992-07-16 | 1994-08-16 | 信雄 笠間 | 治療サンダル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0547671A (ja) | 1993-02-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |