JP3221318B2 - Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法 - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板の表面にIII
−Ｖ族化合物半導体の薄膜結晶をエピタキシャル成長さ
せるのに好適なIII −Ｖ族化合物半導体の気相成長方法
に関するものである。
−Ｖ族化合物半導体の薄膜結晶をエピタキシャル成長さ
せるのに好適なIII −Ｖ族化合物半導体の気相成長方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、化合物半導体の薄膜結晶を有機
金属化学気相成長法（Metal OrganicChemical Vapour D
eposition：以下ＭＯＣＶＤ法と記す）によって基板表
面上にエピタキシャル成長させるには、反応炉内で加熱
状態にある基板に、複数の原料ガスを含んだキャリアガ
スを送り込み、これらの原料ガスを基板上で熱分解させ
ることによって行われる。図２に、一般的な横形気相成
長装置の模式図を示す。符号１はＭＯＣＶＤ装置の反応
炉、２はサセプタを加熱する誘導加熱コイル、３は基板
を保持するサセプタ、４は基板である。
金属化学気相成長法（Metal OrganicChemical Vapour D
eposition：以下ＭＯＣＶＤ法と記す）によって基板表
面上にエピタキシャル成長させるには、反応炉内で加熱
状態にある基板に、複数の原料ガスを含んだキャリアガ
スを送り込み、これらの原料ガスを基板上で熱分解させ
ることによって行われる。図２に、一般的な横形気相成
長装置の模式図を示す。符号１はＭＯＣＶＤ装置の反応
炉、２はサセプタを加熱する誘導加熱コイル、３は基板
を保持するサセプタ、４は基板である。
【０００３】III −Ｖ族化合物半導体の結晶をＭＯＣＶ
Ｄ法によって成長させる場合、Ｖ族族原料はアルシン
（ＡｓＨ3 ）やアンモニア（ＮＨ3 ）といったＶ族元素
の水素化物、III 族原料はトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）やトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）といったIII
族元素の有機化合物で供給される。結晶の成長速度は、
一般的にIII 族原料の供給律速であり、Ｖ族原料はＶ／
III 比（Ｖ族元素とIII 族元素のモル流量比）が数十〜
数万になるぐらい大量に流している。Ｖ族元素をこのよ
うに大量に供給している理由は、基板上にＶ族原料が分
解してできるＶ族元素を十分に供給しておく必要がある
からであり、逆に言えばこれぐらいＶ族原料を大量に流
さなければならないほど、Ｖ族原料はＭＯＣＶＤ炉内で
分解しにくいものであるといえる。
Ｄ法によって成長させる場合、Ｖ族族原料はアルシン
（ＡｓＨ3 ）やアンモニア（ＮＨ3 ）といったＶ族元素
の水素化物、III 族原料はトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）やトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）といったIII
族元素の有機化合物で供給される。結晶の成長速度は、
一般的にIII 族原料の供給律速であり、Ｖ族原料はＶ／
III 比（Ｖ族元素とIII 族元素のモル流量比）が数十〜
数万になるぐらい大量に流している。Ｖ族元素をこのよ
うに大量に供給している理由は、基板上にＶ族原料が分
解してできるＶ族元素を十分に供給しておく必要がある
からであり、逆に言えばこれぐらいＶ族原料を大量に流
さなければならないほど、Ｖ族原料はＭＯＣＶＤ炉内で
分解しにくいものであるといえる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとくＭＯＣＶ
Ｄ法でIII −Ｖ族化合物半導体結晶を成長しようとする
場合、Ｖ族原料を大量に流さなければならないという問
題がある。これは、Ｖ族原料の利用効率が悪いというだ
けでなく、一般にＶ族原料とするＶ族元素の水素化物は
毒性が強く、また、可燃性を有するために、除害のため
の手段が必要であり、除害装置を大きくする必要に迫ら
れたり、除害材の交換頻度を高めなければならないなど
の問題につながっている。
Ｄ法でIII −Ｖ族化合物半導体結晶を成長しようとする
場合、Ｖ族原料を大量に流さなければならないという問
題がある。これは、Ｖ族原料の利用効率が悪いというだ
けでなく、一般にＶ族原料とするＶ族元素の水素化物は
毒性が強く、また、可燃性を有するために、除害のため
の手段が必要であり、除害装置を大きくする必要に迫ら
れたり、除害材の交換頻度を高めなければならないなど
の問題につながっている。
【０００５】このためＶ族原料の炉内供給量を最低限に
抑えようとする考え方があるが、Ｖ族原料の炉内供給量
を最低限に抑えようとすると、Ｖ族原料の分解効率を常
に安定化させる必要がある。しかし、Ｖ族原料の分解に
は、同じＶ族元素の化合物が触媒として働くため、炉を
稼働させることによって生じた炉内壁の析出物（III−
Ｖ族結晶やその他のＶ族元素の化合物）の堆積量によっ
て、Ｖ族原料の分解効率が左右されてしまうという問題
がある。特に、炉をメンテナンスなどのために掃除した
直後では、上述の理由で結晶成長が不安定になってしま
うため、わざと結晶成長を行う前に、炉内にＶ族化合物
を堆積させるための作業を行っているほどである。
抑えようとする考え方があるが、Ｖ族原料の炉内供給量
を最低限に抑えようとすると、Ｖ族原料の分解効率を常
に安定化させる必要がある。しかし、Ｖ族原料の分解に
は、同じＶ族元素の化合物が触媒として働くため、炉を
稼働させることによって生じた炉内壁の析出物（III−
Ｖ族結晶やその他のＶ族元素の化合物）の堆積量によっ
て、Ｖ族原料の分解効率が左右されてしまうという問題
がある。特に、炉をメンテナンスなどのために掃除した
直後では、上述の理由で結晶成長が不安定になってしま
うため、わざと結晶成長を行う前に、炉内にＶ族化合物
を堆積させるための作業を行っているほどである。
【０００６】本発明の目的は、気相成長装置に簡単な改
造を加えることによって、前述のような従来技術の問題
点を解消し、Ｖ族原料の利用効率を向上させ、Ｖ族原料
の消費を少なくし、かつＶ族原料の分解効率を安定にす
ることのできるIII −Ｖ族化合物半導体の気相成長方法
を提供することにある。
造を加えることによって、前述のような従来技術の問題
点を解消し、Ｖ族原料の利用効率を向上させ、Ｖ族原料
の消費を少なくし、かつＶ族原料の分解効率を安定にす
ることのできるIII −Ｖ族化合物半導体の気相成長方法
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、有機金属
化学気相成長方法によってIII −Ｖ族化合物半導体結晶
を成長させるIII −Ｖ族化合物半導体の気相成長方法に
おいて、原料ガスの流れ方向に対して基板よりも上流側
のサセプタ上に、Ｖ族原料の分解を促進させるための触
媒を配したものである。基板よりも上流側にＶ族原料の
分解を促進させるための触媒を配すると、Ｖ族原料の分
解が促進されるので、Ｖ族原料の流量を少なくしても、
良好な表面状態をもつIII −Ｖ族化合物半導体結晶が成
長できる。また、炉をメンテナンス等のために掃除した
直後であっても、結晶成長が不安定になることがなく、
掃除する前と同程度の膜厚、均一性が得られる。
化学気相成長方法によってIII −Ｖ族化合物半導体結晶
を成長させるIII −Ｖ族化合物半導体の気相成長方法に
おいて、原料ガスの流れ方向に対して基板よりも上流側
のサセプタ上に、Ｖ族原料の分解を促進させるための触
媒を配したものである。基板よりも上流側にＶ族原料の
分解を促進させるための触媒を配すると、Ｖ族原料の分
解が促進されるので、Ｖ族原料の流量を少なくしても、
良好な表面状態をもつIII −Ｖ族化合物半導体結晶が成
長できる。また、炉をメンテナンス等のために掃除した
直後であっても、結晶成長が不安定になることがなく、
掃除する前と同程度の膜厚、均一性が得られる。
【０００８】第２の発明は、有機金属化学気相成長方法
によってIII −Ｖ族化合物半導体結晶を成長させるIII
−Ｖ族化合物半導体の気相成長方法において、原料ガス
の流れ方向に対して基板よりも上流側に、Ｖ族原料の分
解を促進させるための、Ｖ族元素を含有する化合物から
なる触媒を配したものでる。触媒にＶ族元素を含有する
化合物を用いると、結晶原料以外の原料を必要としない
ので非常に経済的である。
によってIII −Ｖ族化合物半導体結晶を成長させるIII
−Ｖ族化合物半導体の気相成長方法において、原料ガス
の流れ方向に対して基板よりも上流側に、Ｖ族原料の分
解を促進させるための、Ｖ族元素を含有する化合物から
なる触媒を配したものでる。触媒にＶ族元素を含有する
化合物を用いると、結晶原料以外の原料を必要としない
ので非常に経済的である。
【０００９】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、III −Ｖ族化合物半導体結晶をＧａＮまたはＡｌ
Ｎ系結晶としたものである。III −Ｖ族化合物半導体結
晶をＧａＮまたはＡｌＮ系結晶とした場合には、特に、
Ｖ族原料の分解効率促進が重要になってくるため、触媒
でＶ族原料の分解を促進させることが有効になる。
いて、III −Ｖ族化合物半導体結晶をＧａＮまたはＡｌ
Ｎ系結晶としたものである。III −Ｖ族化合物半導体結
晶をＧａＮまたはＡｌＮ系結晶とした場合には、特に、
Ｖ族原料の分解効率促進が重要になってくるため、触媒
でＶ族原料の分解を促進させることが有効になる。
【００１０】第４の発明は、第３の発明において、Ｖ族
原料をアンモニアとし、触媒を窒化物、白金または鉄と
したものである。
原料をアンモニアとし、触媒を窒化物、白金または鉄と
したものである。
【００１１】第５の発明は、第２ないし第４の発明にお
いて、さらに触媒を加熱する手段を設けたものである。
触媒を加熱できるようにした場合には、Ｖ族原料の分解
を一層促進させることができる。
いて、さらに触媒を加熱する手段を設けたものである。
触媒を加熱できるようにした場合には、Ｖ族原料の分解
を一層促進させることができる。
【００１２】例えば、ＴＭＧをIII 族原料、アンモニア
をＶ族原料としてＧａＮ結晶を成長させる場合、結晶の
成長温度は通常１０００℃程度である。アンモニアの分
解温度は９００℃程度と言われているが、原料ガスは炉
内を数十〜数百cm／秒程度の流速で流されているため
に、実際には分解温度まで温度の上がる原料ガスはほん
の一部であり、結果的にＶ／III 比を非常に大きく取ら
なければならなくなっている。ＧａＮやＡｌＮをバッフ
ァ層とするためにアモルファス状に成長させる場合など
は、成長温度をアンモニアの分解温度よりも低い６００
℃程度に下げなければならないため、さらにＶ族原料の
分解効率促進が重要になってくる。
をＶ族原料としてＧａＮ結晶を成長させる場合、結晶の
成長温度は通常１０００℃程度である。アンモニアの分
解温度は９００℃程度と言われているが、原料ガスは炉
内を数十〜数百cm／秒程度の流速で流されているため
に、実際には分解温度まで温度の上がる原料ガスはほん
の一部であり、結果的にＶ／III 比を非常に大きく取ら
なければならなくなっている。ＧａＮやＡｌＮをバッフ
ァ層とするためにアモルファス状に成長させる場合など
は、成長温度をアンモニアの分解温度よりも低い６００
℃程度に下げなければならないため、さらにＶ族原料の
分解効率促進が重要になってくる。
【００１３】このあたりの成長条件は、J.Crystal Grow
th 98(1989)209-219やAppl.Phys.Lett.48(5),3 Feb.198
6 などで公にされている。
th 98(1989)209-219やAppl.Phys.Lett.48(5),3 Feb.198
6 などで公にされている。
【００１４】また、アルシンをＶ族原料としてＧａＡｓ
結晶等を成長する場合は、アルシンの分解温度が約３０
０℃で、結晶成長温度（６００℃程度）よりもかなり低
いため、上記したアンモニアほど分解効率は悪くならな
いが、それでも流れているガスの温度は、炉壁に触れた
分しか上昇しないために、分解に十分なほど加熱されて
はいないというのが実情である。
結晶等を成長する場合は、アルシンの分解温度が約３０
０℃で、結晶成長温度（６００℃程度）よりもかなり低
いため、上記したアンモニアほど分解効率は悪くならな
いが、それでも流れているガスの温度は、炉壁に触れた
分しか上昇しないために、分解に十分なほど加熱されて
はいないというのが実情である。
【００１５】従って本発明のように、基板の上流側に、
Ｖ族原料の分解を促進させるための触媒となる物質を配
すると、上記のようにＧａＮ結晶を成長させる場合でも
Ｖ／III 比を大きく取る必要はなく、またＧａＮやＡｌ
Ｎをバッファ層とするためにアモルファス状に成長させ
る場合などでも、Ｖ族原料の分解効率促進が十分に確保
される。さらに、アルシンをＶ族原料としてＧａＡｓ結
晶等を成長する場合でも、Ｖ族原料が分解に十分なほど
加熱されていなくても、Ｖ族原料を十分に分解すること
ができる
Ｖ族原料の分解を促進させるための触媒となる物質を配
すると、上記のようにＧａＮ結晶を成長させる場合でも
Ｖ／III 比を大きく取る必要はなく、またＧａＮやＡｌ
Ｎをバッファ層とするためにアモルファス状に成長させ
る場合などでも、Ｖ族原料の分解効率促進が十分に確保
される。さらに、アルシンをＶ族原料としてＧａＡｓ結
晶等を成長する場合でも、Ｖ族原料が分解に十分なほど
加熱されていなくても、Ｖ族原料を十分に分解すること
ができる
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を比較
例とともに説明するが、説明の便宜上、比較例から説明
する。
例とともに説明するが、説明の便宜上、比較例から説明
する。
【００１７】（比較例１）図２に示したような、従来の
ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ＧａＮ結晶を成長した結果を
示す。石英製の反応炉１内にグラファイト製のサセプタ
３が設置されており、サセプタ３は誘導加熱コイル２に
よって加熱することができる。結晶基板４は、２５mm角
の（０００１）サファイアを用いた。
ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ＧａＮ結晶を成長した結果を
示す。石英製の反応炉１内にグラファイト製のサセプタ
３が設置されており、サセプタ３は誘導加熱コイル２に
よって加熱することができる。結晶基板４は、２５mm角
の（０００１）サファイアを用いた。
【００１８】始めに、基板を６００℃に加熱し、ＡｌＮ
のバッファ層を約５００オングストローム成長させた。
このときの原料ガスはＴＭＡを８μｍモル／ｍｉｎ、ア
ンモニアを３ｌ／ｍｉｎ、キャリアガスとして水素を
２．５ｌ／ｍｉｎ混合したものである。その後、基板温
度を１０００℃まで昇温し、バッファ層の上にＧａＮ結
晶を成長した。ＧａＮ結晶成長時の原料ガスの混合割合
は、ＴＭＧを２０μｍｏｌ／ｍｉｎと一定にし、アンモ
ニアを０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．
０ｌ／ｍｉｎの６通りに変えて、成長結晶の表面状態の
変化を調べた。キャリアガスである水素の流量は、原料
ガス流速が常に同じになるように、アンモニアとの合計
が常に４．５ｌ／ｍｉｎになるように変化させた。
のバッファ層を約５００オングストローム成長させた。
このときの原料ガスはＴＭＡを８μｍモル／ｍｉｎ、ア
ンモニアを３ｌ／ｍｉｎ、キャリアガスとして水素を
２．５ｌ／ｍｉｎ混合したものである。その後、基板温
度を１０００℃まで昇温し、バッファ層の上にＧａＮ結
晶を成長した。ＧａＮ結晶成長時の原料ガスの混合割合
は、ＴＭＧを２０μｍｏｌ／ｍｉｎと一定にし、アンモ
ニアを０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．
０ｌ／ｍｉｎの６通りに変えて、成長結晶の表面状態の
変化を調べた。キャリアガスである水素の流量は、原料
ガス流速が常に同じになるように、アンモニアとの合計
が常に４．５ｌ／ｍｉｎになるように変化させた。
【００１９】成長したＧａＮ結晶の表面状態は、アンモ
ニア流量が３．０、２．５ｌ／ｍｉｎのときは透明であ
ったが、２．０ｌ／ｍｉｎになると基板の上流側に白い
くもりが観察され、１．５ｌ／ｍｉｎ以下の流量では基
板前面が真っ白くくもってしまった。
ニア流量が３．０、２．５ｌ／ｍｉｎのときは透明であ
ったが、２．０ｌ／ｍｉｎになると基板の上流側に白い
くもりが観察され、１．５ｌ／ｍｉｎ以下の流量では基
板前面が真っ白くくもってしまった。
【００２０】（実施例１）図１に示したような、本発明
の一実施例にかかるＭＯＣＶＤ装置を用いて、ＧａＮ結
晶を成長した結果を示す。石英製の反応炉１内にグラフ
ァイト製のサセプタ３が設置されており、サセプタ３の
上流部には触媒５が設置されている。触媒５は、１０mm
×２０mmのサファイア基板上にＧａＮを約３μｍ成長さ
せたもので、ＧａＮ面を上にして、サセプタ３の表面が
平滑になるよう埋め込まれている。サセプタ３は誘導加
熱コイル２によって加熱することができる。このとき、
触媒５も同時に加熱される仕組みである。結晶基板４
は、２５mm角の（０００１）サファイアを用いた。
の一実施例にかかるＭＯＣＶＤ装置を用いて、ＧａＮ結
晶を成長した結果を示す。石英製の反応炉１内にグラフ
ァイト製のサセプタ３が設置されており、サセプタ３の
上流部には触媒５が設置されている。触媒５は、１０mm
×２０mmのサファイア基板上にＧａＮを約３μｍ成長さ
せたもので、ＧａＮ面を上にして、サセプタ３の表面が
平滑になるよう埋め込まれている。サセプタ３は誘導加
熱コイル２によって加熱することができる。このとき、
触媒５も同時に加熱される仕組みである。結晶基板４
は、２５mm角の（０００１）サファイアを用いた。
【００２１】比較例１と同様の手法でＡｌＮバッファ層
上にアンモニア流量を変えてＧａＮ結晶を成長させ、表
面状態のアンモニア流量依存性を調べた。
上にアンモニア流量を変えてＧａＮ結晶を成長させ、表
面状態のアンモニア流量依存性を調べた。
【００２２】結果は、アンモニア流量が３．０〜１．５
ｌ／ｍｉｎの間はいずれも透明なＧａＮ結晶を成長させ
ることができた。アンモニア流量を１．０ｌ／ｍｉｎに
すると、基板の中央より上流部分でややくもったような
領域が観察され、０．５ｌ／ｍｉｎの条件では、くもり
が基板の下流側にまで観察されるようになった。
ｌ／ｍｉｎの間はいずれも透明なＧａＮ結晶を成長させ
ることができた。アンモニア流量を１．０ｌ／ｍｉｎに
すると、基板の中央より上流部分でややくもったような
領域が観察され、０．５ｌ／ｍｉｎの条件では、くもり
が基板の下流側にまで観察されるようになった。
【００２３】以上の結果から、基板の上流側に触媒とな
る物質を置くことで、Ｖ族原料の流量を少なくしても、
良好な表面状態をもつＧａＮが成長できることが確認さ
れた。
る物質を置くことで、Ｖ族原料の流量を少なくしても、
良好な表面状態をもつＧａＮが成長できることが確認さ
れた。
【００２４】（比較例２）比較例と同様に、図２に示す
ような従来のＭＯＣＶＤ装置を用いて、次のような条件
でＡｌＮのバッファ層を成長した。基板を６００℃に加
熱し、原料ガスはＴＭＡを８μｍｏｌ／ｍｉｎ、アンモ
ニアを２．５ｌ／ｍｉｎ、キャリアガスとして水素を
２．５ｌ／ｍｉｎ混合したものを流して、ＡｌＮのバッ
ファ層を２時間成長させ、成長した結晶の膜厚分布を測
定した。この成長実験を、掃除し立てのきれいな炉で行
い、さらに連続して２回成長させて膜厚分布の比較を行
った。結果を表１に示す。
ような従来のＭＯＣＶＤ装置を用いて、次のような条件
でＡｌＮのバッファ層を成長した。基板を６００℃に加
熱し、原料ガスはＴＭＡを８μｍｏｌ／ｍｉｎ、アンモ
ニアを２．５ｌ／ｍｉｎ、キャリアガスとして水素を
２．５ｌ／ｍｉｎ混合したものを流して、ＡｌＮのバッ
ファ層を２時間成長させ、成長した結晶の膜厚分布を測
定した。この成長実験を、掃除し立てのきれいな炉で行
い、さらに連続して２回成長させて膜厚分布の比較を行
った。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】炉体を掃除した直後の結晶の膜厚は、上流
ほど薄い傾向があり、さらに２回目よりも全体的に低い
傾向がある。結晶の膜厚が均一になり、成長速度が落ち
着くのは、成長３回目以降であると考えられる。
ほど薄い傾向があり、さらに２回目よりも全体的に低い
傾向がある。結晶の膜厚が均一になり、成長速度が落ち
着くのは、成長３回目以降であると考えられる。
【００２７】（実施例２）図１に示したような、本発明
の一実施例にかかるＭＯＣＶＤ装置を用いて、ＡｌＮ結
晶を成長した結果を示す。成長条件は比較例２と同じで
あり、成長した結晶の膜厚分布を測定した。この成長実
験を、掃除したてのきれいな炉で行い、さらに連続して
２回成長させて、膜厚分布の比較を行った。結果を表２
に示す。
の一実施例にかかるＭＯＣＶＤ装置を用いて、ＡｌＮ結
晶を成長した結果を示す。成長条件は比較例２と同じで
あり、成長した結晶の膜厚分布を測定した。この成長実
験を、掃除したてのきれいな炉で行い、さらに連続して
２回成長させて、膜厚分布の比較を行った。結果を表２
に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】触媒を用いた成長では、炉体を掃除した直
後の結晶でも、２回目、３回目の成長と同程度の膜厚、
均一性が得られており、膜厚のばらつきは測定誤差範囲
内であった。
後の結晶でも、２回目、３回目の成長と同程度の膜厚、
均一性が得られており、膜厚のばらつきは測定誤差範囲
内であった。
【００３０】本発明において、Ｖ族原料の分解を十分促
進させ得るのに必要な触媒の表面積には、必要最小限の
値が存在すると予想されるが、これは反応炉の大きさや
結晶基板の面積、成長させる結晶の種類、結晶成長温
度、圧力、III 族原料ガスの流量等によって大きく変る
性質のものであるため、一概に規定することはできな
い。
進させ得るのに必要な触媒の表面積には、必要最小限の
値が存在すると予想されるが、これは反応炉の大きさや
結晶基板の面積、成長させる結晶の種類、結晶成長温
度、圧力、III 族原料ガスの流量等によって大きく変る
性質のものであるため、一概に規定することはできな
い。
【００３１】なお、上述した実施例では、サセプタ上に
結晶基板と触媒を載置していたが、基板を自動搬送する
タイプでのＭＯＣＶＤ装置では、基板をサセプタ上に搬
送し、トレーごとサセプタ上に置く方式もよく用いられ
ている。この場合、触媒をトレーで覆われないサセプタ
の一部に置く方式の他、トレーの上に置いて基板と共に
搬送する方式も考えられる。
結晶基板と触媒を載置していたが、基板を自動搬送する
タイプでのＭＯＣＶＤ装置では、基板をサセプタ上に搬
送し、トレーごとサセプタ上に置く方式もよく用いられ
ている。この場合、触媒をトレーで覆われないサセプタ
の一部に置く方式の他、トレーの上に置いて基板と共に
搬送する方式も考えられる。
【００３２】また、触媒はサセプタ上ではなく、サセプ
タよりも上流に離して設置する方式も考えられる。この
場合、触媒の温度はサセプタ温度とは独立に制御するこ
とも可能である。
タよりも上流に離して設置する方式も考えられる。この
場合、触媒の温度はサセプタ温度とは独立に制御するこ
とも可能である。
【００３３】III 族原料の不要な分解や、基板上以外で
の不要な原料ガスの反応を防ぐために、触媒上に導入さ
れるガスをＶ族原料だけに限る方式も考えられる。
の不要な原料ガスの反応を防ぐために、触媒上に導入さ
れるガスをＶ族原料だけに限る方式も考えられる。
【００３４】上述の変形例を盛り込んだＭＯＣＶＤ装置
の一例を図３に示す。同図において符号６はトレー、７
は抵抗加熱ヒータである。図１と対応する部分には同一
符号を付してある。
の一例を図３に示す。同図において符号６はトレー、７
は抵抗加熱ヒータである。図１と対応する部分には同一
符号を付してある。
【００３５】また、上述した実施例のＭＯＣＶＤの炉体
構造は横型の場合を示したが、横型のみでなく縦型も可
能である。この場合、上流に設置した触媒は、原料ガス
の流れを乱さないような構造にすることが望ましい。例
えば、図４は触媒５を網目構造にして結晶基板４の上流
側に設置した縦型ＭＯＣＶＤ装置の例である。
構造は横型の場合を示したが、横型のみでなく縦型も可
能である。この場合、上流に設置した触媒は、原料ガス
の流れを乱さないような構造にすることが望ましい。例
えば、図４は触媒５を網目構造にして結晶基板４の上流
側に設置した縦型ＭＯＣＶＤ装置の例である。
【００３６】さらに、本発明は、触媒を設置する位置を
結晶基板の上流としたが、基板の上流を含む周囲の広い
範囲に設置する方法も有効である。特に基板がサセプタ
と共に回転させられるような装置の場合、基板がどの位
置に回転しても、常に原料ガス流に対して上流側に触媒
が配されているようにすることが重要である。
結晶基板の上流としたが、基板の上流を含む周囲の広い
範囲に設置する方法も有効である。特に基板がサセプタ
と共に回転させられるような装置の場合、基板がどの位
置に回転しても、常に原料ガス流に対して上流側に触媒
が配されているようにすることが重要である。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、ＭＯＣＶＤ装置に大き
な改造を加えることなく、Ｖ族原料の利用効率を大幅に
向上させることができる。これにより、原料の消費を節
約できるだけでなく、未反応で利用されなかった原料ガ
スを除害するための装置のメンテナンス頻度を少なくで
きる。
な改造を加えることなく、Ｖ族原料の利用効率を大幅に
向上させることができる。これにより、原料の消費を節
約できるだけでなく、未反応で利用されなかった原料ガ
スを除害するための装置のメンテナンス頻度を少なくで
きる。
【００３８】また有毒で可燃性の高いガスである場合が
多いＶ族原料の消費を少なくできるので、安全性と経済
性が大幅に向上する。
多いＶ族原料の消費を少なくできるので、安全性と経済
性が大幅に向上する。
【００３９】さらにＶ族原料の分解効率を安定化させる
ことができるため、成長結晶の特性の再現性、均一性が
向上する。
ことができるため、成長結晶の特性の再現性、均一性が
向上する。
【図１】本発明の一実施例にかかる横型ＭＯＣＶＤ装置
の反応炉の断面模式図である。
の反応炉の断面模式図である。
【図２】従来例にかかる横型ＭＯＣＶＤ装置の反応炉の
断面模式図である。
断面模式図である。
【図３】本発明の変形例を示す横型ＭＯＣＶＤ装置の反
応炉の断面模式図である。
応炉の断面模式図である。
【図４】本発明の他の変形例を示す縦型ＭＯＣＶＤ装置
の反応炉の断面模式図である。
の反応炉の断面模式図である。
１ 反応炉 ２ 誘導加熱コイル ３ サセプタ ４ 結晶基板 ５ 触媒 ６ トレー ７ 抵抗加熱ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 ＤＵＰＵＩＥ Ｊ．Ｌ．，”Ｔｈｅ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃａ ｔａｌｙｚｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖ ａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎ ｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｎｉｔｒｉ ｄｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ，”Ｊ．Ｖ ａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ，Ｖ ｏｌ．10，Ｎｏ．１，Ｊａｎ／Ｆｅｂ 1992，ｐｐ．18−28 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 ＣＡ（ＳＴＮ)
Claims (5)
- 【請求項１】有機金属化学気相成長方法によってIII −
Ｖ族化合物半導体結晶を成長させるIII −Ｖ族化合物半
導体の気相成長方法において、原料ガスの流れ方向に対
して基板よりも上流側のサセプタ上に、Ｖ族原料の分解
を促進させるための触媒を配したことを特徴とするIII
−Ｖ族化合物半導体の気相成長方法。 - 【請求項２】有機金属化学気相成長方法によってIII −
Ｖ族化合物半導体結晶を成長させるIII −Ｖ族化合物半
導体の気相成長方法において、原料ガスの流れ方向に対
して基板よりも上流側に、Ｖ族原料の分解を促進させる
ための、Ｖ族元素を含有する化合物からなる触媒を配し
たことを特徴とするIII −Ｖ族化合物半導体の気相成長
方法。 - 【請求項３】上記III −Ｖ族化合物半導体結晶がＧａＮ
またはＡｌＮ系結晶である請求項１または２に記載のII
I −Ｖ族化合物半導体の気相成長方法。 - 【請求項４】上記Ｖ族原料はアンモニアであり、上記触
媒は窒化物、白金または鉄である請求項３に記載のIII
−Ｖ族化合物半導体の気相成長方法。 - 【請求項５】上記触媒を加熱する手段を設けた請求項２
ないし４のいずれかに記載のIII −Ｖ族化合物半導体の
気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08933896A JP3221318B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08933896A JP3221318B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09278596A JPH09278596A (ja) | 1997-10-28 |
| JP3221318B2 true JP3221318B2 (ja) | 2001-10-22 |
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ID=13967916
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08933896A Expired - Fee Related JP3221318B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3221318B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4860309B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2012-01-25 | 日本碍子株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物結晶の作製装置およびｉｉｉ族窒化物結晶の積層構造体の作製方法 |
| JP2012169553A (ja) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理装置 |
| JP7240800B2 (ja) * | 2015-12-24 | 2023-03-16 | エルジー・ケム・リミテッド | α窒化ケイ素の製造方法 |
-
1996
- 1996-04-11 JP JP08933896A patent/JP3221318B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Title |
|---|
| ＤＵＰＵＩＥ Ｊ．Ｌ．，"Ｔｈｅ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃａｔａｌｙｚｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ，"Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ，Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．１，Ｊａｎ／Ｆｅｂ １９９２，ｐｐ．１８−２８ |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09278596A (ja) | 1997-10-28 |
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