JPH0129052B2 - - Google Patents
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- JPH0129052B2 JPH0129052B2 JP15018383A JP15018383A JPH0129052B2 JP H0129052 B2 JPH0129052 B2 JP H0129052B2 JP 15018383 A JP15018383 A JP 15018383A JP 15018383 A JP15018383 A JP 15018383A JP H0129052 B2 JPH0129052 B2 JP H0129052B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
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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、高品質で制御性にすぐれた半導体エ
ピタキシヤル結晶製造方法およびその装置に関す
るものである。
ピタキシヤル結晶製造方法およびその装置に関す
るものである。
（従来技術）
電気的、光学的諸特性に優れ、かつ、厚さやヘ
テロ接合の界面組成の急峻性にすぐれたエピタキ
シヤル結晶成長方法としては、分子線エピタキシ
ヤル成長法（MBE法）、気相成長法（VPE法）、
有機金属CVD法（MOCVD法）などの提案がす
でに行なわれ、実際に使用されている。しかしな
がらこれらの方法には、以下に述べる問題点があ
る。まずMBE法に関しては、超真空維持のため
の巨大なポンプ系が必要であること、成長にあた
つては液体窒素を大量に消費すること、真空容器
内に例えばGaAsの成長の場合には大量のヒ素が
「老廃物」として蓄積されてしまうこと、などの
問題点がある。一方VPE法、MOCVD法では多
量の毒性ガス、反応性ガスを使用、排出するた
め、成長従事者の安全性のみならず、毒ガス排出
に伴う環境問題の見地からも危険性が高いこと、
完全なドライプロセスではないため、他のプロセ
ス装置との結合が困難であること、などの問題点
を持つ。
テロ接合の界面組成の急峻性にすぐれたエピタキ
シヤル結晶成長方法としては、分子線エピタキシ
ヤル成長法（MBE法）、気相成長法（VPE法）、
有機金属CVD法（MOCVD法）などの提案がす
でに行なわれ、実際に使用されている。しかしな
がらこれらの方法には、以下に述べる問題点があ
る。まずMBE法に関しては、超真空維持のため
の巨大なポンプ系が必要であること、成長にあた
つては液体窒素を大量に消費すること、真空容器
内に例えばGaAsの成長の場合には大量のヒ素が
「老廃物」として蓄積されてしまうこと、などの
問題点がある。一方VPE法、MOCVD法では多
量の毒性ガス、反応性ガスを使用、排出するた
め、成長従事者の安全性のみならず、毒ガス排出
に伴う環境問題の見地からも危険性が高いこと、
完全なドライプロセスではないため、他のプロセ
ス装置との結合が困難であること、などの問題点
を持つ。
MBE法において、巨大なポンプ系と大量の液
体窒素が必要とされるのは、真空室内の残留ガ
ス、とくに酸素、水、二酸化炭素、一酸化炭素な
ど、酸素原子を含むガスが成長結晶の品質を著し
く損うため、これらの残留ガスを低下させること
が良質の結晶を得る上で不可欠なためであり、
VPE法、MOCVD法等で反応性ガス、有毒ガス
が不可欠な理由は、これらの方法が実施される比
較的高い気圧（70〜760mmHg）では、反応性ガ
ス，有毒ガスをなくしては、半導体材料の輸送が
不可能だからである。
体窒素が必要とされるのは、真空室内の残留ガ
ス、とくに酸素、水、二酸化炭素、一酸化炭素な
ど、酸素原子を含むガスが成長結晶の品質を著し
く損うため、これらの残留ガスを低下させること
が良質の結晶を得る上で不可欠なためであり、
VPE法、MOCVD法等で反応性ガス、有毒ガス
が不可欠な理由は、これらの方法が実施される比
較的高い気圧（70〜760mmHg）では、反応性ガ
ス，有毒ガスをなくしては、半導体材料の輸送が
不可能だからである。
これらの問題点を除去することは、結晶成長プ
ロセスの安全性の向上、成長結晶のコストダウ
ン、量産性の向上等の観点できわめて重要であ
る。
ロセスの安全性の向上、成長結晶のコストダウ
ン、量産性の向上等の観点できわめて重要であ
る。
（発明の目的）
本発明はMBE法、VPE法、MOCVD法等にお
けるこれらの欠点を除去するために提案されたも
ので、材料の輸送はMBEと同様な分子の熱運動、
または中性またはイオン化した水素ガス分子また
は原子による強制輸送によつて行い、酸素を含む
残留ガスの除去は中性またはイオン化した水素分
子または原子の還元作用を利用することによつ
て、巨大な装置を必要とせず、かつ有毒ガスの発
生することのない結晶成長方法およびそれに用い
る装置を提供することを目的とする。
けるこれらの欠点を除去するために提案されたも
ので、材料の輸送はMBEと同様な分子の熱運動、
または中性またはイオン化した水素ガス分子また
は原子による強制輸送によつて行い、酸素を含む
残留ガスの除去は中性またはイオン化した水素分
子または原子の還元作用を利用することによつ
て、巨大な装置を必要とせず、かつ有毒ガスの発
生することのない結晶成長方法およびそれに用い
る装置を提供することを目的とする。
（発明の構成）
上記の目的を達成するため、本発明は高真空に
保持できる容器内に、水素ガス圧力を１〜10-7mm
Hgの範囲に保ちながら高速の水素分子の流れを
つくり、この分子流の上流側に族、―族、
―族などの半導体の原料を加熱蒸発させるた
めのルツボを複数個設置し、これらのルツボから
蒸発させた上記半導体材料を対向して設置された
加熱された基板上に付着させ、半導体エピタキシ
ヤル膜を成長させることを特徴とするエピタキシ
ヤル結晶成長法を発明の要旨とするものである。
保持できる容器内に、水素ガス圧力を１〜10-7mm
Hgの範囲に保ちながら高速の水素分子の流れを
つくり、この分子流の上流側に族、―族、
―族などの半導体の原料を加熱蒸発させるた
めのルツボを複数個設置し、これらのルツボから
蒸発させた上記半導体材料を対向して設置された
加熱された基板上に付着させ、半導体エピタキシ
ヤル膜を成長させることを特徴とするエピタキシ
ヤル結晶成長法を発明の要旨とするものである。
さらに本発明は水素ガス導入口を有する高真空
容器と、前記の高真空容器の内部において、前記
の導入口の近傍に半導体材料を加熱蒸発させるた
めのルツボと、前記のルツボと対向して設置さ
れ、かつ加熱手段を有する基板保持装置と、前記
のルツボと反対側において前記の高真空容器に設
置された水素ガス排出装置とを備えることを特徴
とするエピタキシヤル結晶成長装置を発明の要旨
とするものである。
容器と、前記の高真空容器の内部において、前記
の導入口の近傍に半導体材料を加熱蒸発させるた
めのルツボと、前記のルツボと対向して設置さ
れ、かつ加熱手段を有する基板保持装置と、前記
のルツボと反対側において前記の高真空容器に設
置された水素ガス排出装置とを備えることを特徴
とするエピタキシヤル結晶成長装置を発明の要旨
とするものである。
要約すれば、本発明の特徴は、成長室内に定常
的に「新鮮な」高純度の中性またはイオン化した
水素分子または原子の流れを形成しておくことに
ある。
的に「新鮮な」高純度の中性またはイオン化した
水素分子または原子の流れを形成しておくことに
ある。
次に本発明の実施例を添附図面について説明す
る。なお実施例は一つの例示であつて、本発明の
精神を逸脱しない範囲で、種々の変更あるいは改
良を行いうることは云うまでもない。
る。なお実施例は一つの例示であつて、本発明の
精神を逸脱しない範囲で、種々の変更あるいは改
良を行いうることは云うまでもない。
第１図は本発明の一つの実施例のブロツクダイ
ヤグラムを示す。図において１は高真空に保持で
きる成長室（以下成長室と呼ぶ）、２は基板交換
のための前室および前室のポンプ系、３は材料蒸
発用ルツボを内蔵する小形電気炉（以下セルと呼
ぶ）、４は加熱手段を持つ基板保持装置、５は単
結晶基板、６は成長室と前室を結ぶゲートバル
ブ、７は水素ガス排出に用いるターボ分子ポン
プ、８はターボ分子ポンプ７とロータリーポンプ
９を結ぶバルブ、１０は水素ボンベ、１１は水素
ガス高純度化装置、１２は水素ガス流量を調節す
るニードルバルブ、１３は水素ガス供給系と成長
室を分離するためのバルブ、１４は水素供給管、
１５は成長室内に形成される水素ガス分子の流
れ、１６は成長室と露点計１７の間のバルブ、１
８はガス排出口、１９は成長室とターボ分子ポン
プ７を結ぶゲートバルブ、２０は高純度水素ガス
のバイパスバルブ、２１は水素ガスの成長室への
導入口である。
ヤグラムを示す。図において１は高真空に保持で
きる成長室（以下成長室と呼ぶ）、２は基板交換
のための前室および前室のポンプ系、３は材料蒸
発用ルツボを内蔵する小形電気炉（以下セルと呼
ぶ）、４は加熱手段を持つ基板保持装置、５は単
結晶基板、６は成長室と前室を結ぶゲートバル
ブ、７は水素ガス排出に用いるターボ分子ポン
プ、８はターボ分子ポンプ７とロータリーポンプ
９を結ぶバルブ、１０は水素ボンベ、１１は水素
ガス高純度化装置、１２は水素ガス流量を調節す
るニードルバルブ、１３は水素ガス供給系と成長
室を分離するためのバルブ、１４は水素供給管、
１５は成長室内に形成される水素ガス分子の流
れ、１６は成長室と露点計１７の間のバルブ、１
８はガス排出口、１９は成長室とターボ分子ポン
プ７を結ぶゲートバルブ、２０は高純度水素ガス
のバイパスバルブ、２１は水素ガスの成長室への
導入口である。
この装置の動作は以下の順序によりおこなう。
まずセル３中のルツボに必要な元素の材料を充て
んする。さらに前室２を通して基板結晶５を装て
んする。続いてバルブ１３，１６，６を閉じ、バ
ルブ８，１９を開けてターボ分子ポンプ７、ロー
タリーポンプ９を作動させ、成長室１内を10-8mm
Hg以下まで排気する。このプロセスでは、高純
度化された水素ガスはバルブ２０を開くことによ
り外部へ放出されている。上記の真空度に達した
時点でバルブ２０を閉じ、バルブ１３を開き高純
度水素ガスを成長室１内に導入する。成長室１内
の水素ガス圧力が適当な値になるようにニードル
バルブ１２を調節する。適当な値とは、水素ガス
の還元性のみを利用する場合には10-3〜10-7mm
Hgの範囲の値であり、水素ガスを原料材料の輸
送にも利用する場合には100〜10-4mmHgの範囲の
値が適当である。このプロセスにより成長室１の
内部には15に示すような高度の水素ガスの分子流
が形成される。
まずセル３中のルツボに必要な元素の材料を充て
んする。さらに前室２を通して基板結晶５を装て
んする。続いてバルブ１３，１６，６を閉じ、バ
ルブ８，１９を開けてターボ分子ポンプ７、ロー
タリーポンプ９を作動させ、成長室１内を10-8mm
Hg以下まで排気する。このプロセスでは、高純
度化された水素ガスはバルブ２０を開くことによ
り外部へ放出されている。上記の真空度に達した
時点でバルブ２０を閉じ、バルブ１３を開き高純
度水素ガスを成長室１内に導入する。成長室１内
の水素ガス圧力が適当な値になるようにニードル
バルブ１２を調節する。適当な値とは、水素ガス
の還元性のみを利用する場合には10-3〜10-7mm
Hgの範囲の値であり、水素ガスを原料材料の輸
送にも利用する場合には100〜10-4mmHgの範囲の
値が適当である。このプロセスにより成長室１の
内部には15に示すような高度の水素ガスの分子流
が形成される。
この状況のもとでセル３を加熱し、原料材料を
蒸発させることにより、基板結晶５上に結晶成長
がおこなわれる。成長終了後ゲートバルブ６を開
き前室２を通して結晶を取り出す。本装置の動作
を終了する場合は、結晶取り出し後ゲートバルブ
６，１９を閉じる。これによつて成長室内の水素
圧力は徐々に上昇し、やがて大気圧を超える。成
長室内の圧力が大気圧を超えた時点でバルブ１６
を開き、水素ガスの定常流をつくり、この状態で
装置を放置する。この間、ターボ分子ポンプ７、
ロータリーポンプ９は停止しておくことも可能で
ある。本装置は、装置組立て後に水素流中（１気
圧）におけるベーキング、およびターボ分子ポン
プ（＜10-8mmHg）におけるベーキングによつて
十分に系を枯らす必要があるが、その後使用状態
に入れば、成長を行なわない場合には上記のよう
に水素ガス流通状態（１気圧）で保持することが
本方法、装置の大きな特徴である。
蒸発させることにより、基板結晶５上に結晶成長
がおこなわれる。成長終了後ゲートバルブ６を開
き前室２を通して結晶を取り出す。本装置の動作
を終了する場合は、結晶取り出し後ゲートバルブ
６，１９を閉じる。これによつて成長室内の水素
圧力は徐々に上昇し、やがて大気圧を超える。成
長室内の圧力が大気圧を超えた時点でバルブ１６
を開き、水素ガスの定常流をつくり、この状態で
装置を放置する。この間、ターボ分子ポンプ７、
ロータリーポンプ９は停止しておくことも可能で
ある。本装置は、装置組立て後に水素流中（１気
圧）におけるベーキング、およびターボ分子ポン
プ（＜10-8mmHg）におけるベーキングによつて
十分に系を枯らす必要があるが、その後使用状態
に入れば、成長を行なわない場合には上記のよう
に水素ガス流通状態（１気圧）で保持することが
本方法、装置の大きな特徴である。
このような構成をとることにより、次に述べる
ような特徴が得られる。まず高純度水素ガス流通
状態での保持（１気圧）により、外部からの不純
物の導入の機会がMBE法等に比べて比較的少な
い。加えて成長時における水素分子の還元作用の
ため、酸素を含む残留ガスの効果が激減し、この
ため、液体窒素シユラウドの設置は不必要であ
る。このため液体窒素の消費はMBE法に比べて
著しく少なくなる特徴がある。またポンプ系が単
純化できること、成長しない場合にはポンプ動作
が不要であること、など運転上のメリツトも多
い。さらに蒸発金属の蒸気圧の比較的高いもの
は、水素ガス流とともに外部に排出され、成長室
には蓄積しない。一方毒ガスや反応性ガスは全く
利用しないから、MOCVD法やVPE法に見られ
る問題点は存在しない。
ような特徴が得られる。まず高純度水素ガス流通
状態での保持（１気圧）により、外部からの不純
物の導入の機会がMBE法等に比べて比較的少な
い。加えて成長時における水素分子の還元作用の
ため、酸素を含む残留ガスの効果が激減し、この
ため、液体窒素シユラウドの設置は不必要であ
る。このため液体窒素の消費はMBE法に比べて
著しく少なくなる特徴がある。またポンプ系が単
純化できること、成長しない場合にはポンプ動作
が不要であること、など運転上のメリツトも多
い。さらに蒸発金属の蒸気圧の比較的高いもの
は、水素ガス流とともに外部に排出され、成長室
には蓄積しない。一方毒ガスや反応性ガスは全く
利用しないから、MOCVD法やVPE法に見られ
る問題点は存在しない。
上記した水素ガスの還元効果は、水素分子をイ
オン化するか、励起状態にすることにより大幅に
増加する。第２図は成長室内に導入される水素ガ
ス分子をイオン化するための装置の例を示したも
ので、この装置を水素ガス導入口（第１図の２
１）の成長室１内部に設置する。第２図で１は成
長室、２０′は水素ガス導入口、１０１はイオン
化装置本体フランジ、１０２はイオン化装置ヒー
タ用絶縁端子、１０３は陽極用絶縁端子、１０４
は円筒形陽極、１０５はヒータ、１０６は高純度
水素ガス導入口、１０７は導入水素ガス、１０８
はイオン化水素を示す。第３図はイオン化装置の
他の例を示すもので、１１０は円筒形の陽極の中
心に配置された中心導体、１１１は中心導体の電
極取り出しのため絶縁端子である。これらのイオ
ン化装置の動作は次のようにおこなう。第２図に
おいて成長室１を高真空（＜１×108mmHg）にし
た後、端子１０２に電流を流し、ヒータ１０５よ
り熱電子を放出させる。このとき、このヒータ１
０５と円筒形陽極１０４の間に数百Ｖの電圧を印
加しておくと、電子はこの陽極１０４に向つて加
速され、水素ガス導入管１０６を通して導入され
た水素分子をイオン化する。第２図に示すイオン
化装置はとくに水素圧力が10-4mmHg以下の場合
に効果的である。10-4mmHg以上の水素圧力の場
合には、第３図に示すイオン化装置が効果的であ
る。この場合円筒形陽極１０４と中心電極１１０
の間に数百Ｖの電圧を印加することによりグロー
放電が生じ、内部を通過する水素分子を効果的に
イオン化できる。
オン化するか、励起状態にすることにより大幅に
増加する。第２図は成長室内に導入される水素ガ
ス分子をイオン化するための装置の例を示したも
ので、この装置を水素ガス導入口（第１図の２
１）の成長室１内部に設置する。第２図で１は成
長室、２０′は水素ガス導入口、１０１はイオン
化装置本体フランジ、１０２はイオン化装置ヒー
タ用絶縁端子、１０３は陽極用絶縁端子、１０４
は円筒形陽極、１０５はヒータ、１０６は高純度
水素ガス導入口、１０７は導入水素ガス、１０８
はイオン化水素を示す。第３図はイオン化装置の
他の例を示すもので、１１０は円筒形の陽極の中
心に配置された中心導体、１１１は中心導体の電
極取り出しのため絶縁端子である。これらのイオ
ン化装置の動作は次のようにおこなう。第２図に
おいて成長室１を高真空（＜１×108mmHg）にし
た後、端子１０２に電流を流し、ヒータ１０５よ
り熱電子を放出させる。このとき、このヒータ１
０５と円筒形陽極１０４の間に数百Ｖの電圧を印
加しておくと、電子はこの陽極１０４に向つて加
速され、水素ガス導入管１０６を通して導入され
た水素分子をイオン化する。第２図に示すイオン
化装置はとくに水素圧力が10-4mmHg以下の場合
に効果的である。10-4mmHg以上の水素圧力の場
合には、第３図に示すイオン化装置が効果的であ
る。この場合円筒形陽極１０４と中心電極１１０
の間に数百Ｖの電圧を印加することによりグロー
放電が生じ、内部を通過する水素分子を効果的に
イオン化できる。
ここで本方法における二つの成長モード、すな
わち水素分子流の還元性のみを利用する成長法
と、還元性と輸送効果の両方を利用する成長法に
ついて説明する。ガス中の分子の平均自由行程ｌ
は、密度ｎとガス分子の直径σによつて ｌ＝（√２πnσ2）-1 のように表わされる。第４図は平均自由行程ｌと
圧力Ｐ（mmHg）の関係を示したものである。水素
ガス圧力が〜10-4mmHg以下では平均自由行程は、
100cm以上になる。セルと基板結晶の間隔は50cm
以下とすれば、上記の圧力条件下ではセル内のル
ツボから蒸発した分子は水素ガス分子と衝突する
ことなく基板結晶表面に到達できる。このような
状況はMBE成長法の場合と同じであるが、例え
ば水素圧力が10-4mmHgの場合、基板表面に入射
する水素分子は２×1017／cm2・secに達し、基板
の表面原子数よりもはるかに高いから、十分な還
元作用が得られる。一方水素圧力が10-3〜１mm
Hgの場合、ｌは１mm〜10cm程度に短くなり、原
料材料から蒸発した分子は水素分子と多くの衝突
をくり返して基板表面に到達することになる。従
つて、水素ガスの成長室への入口における圧力と
ポンプ側の圧力差によつて生じる水素分子の運動
エネルギは、蒸発分子に効率よく伝達され、蒸発
分子は水素分子によつて輸送されることになる。
この場合基板と衝突する水素分子の数は著しく増
加し強い還元作用が得られる。
わち水素分子流の還元性のみを利用する成長法
と、還元性と輸送効果の両方を利用する成長法に
ついて説明する。ガス中の分子の平均自由行程ｌ
は、密度ｎとガス分子の直径σによつて ｌ＝（√２πnσ2）-1 のように表わされる。第４図は平均自由行程ｌと
圧力Ｐ（mmHg）の関係を示したものである。水素
ガス圧力が〜10-4mmHg以下では平均自由行程は、
100cm以上になる。セルと基板結晶の間隔は50cm
以下とすれば、上記の圧力条件下ではセル内のル
ツボから蒸発した分子は水素ガス分子と衝突する
ことなく基板結晶表面に到達できる。このような
状況はMBE成長法の場合と同じであるが、例え
ば水素圧力が10-4mmHgの場合、基板表面に入射
する水素分子は２×1017／cm2・secに達し、基板
の表面原子数よりもはるかに高いから、十分な還
元作用が得られる。一方水素圧力が10-3〜１mm
Hgの場合、ｌは１mm〜10cm程度に短くなり、原
料材料から蒸発した分子は水素分子と多くの衝突
をくり返して基板表面に到達することになる。従
つて、水素ガスの成長室への入口における圧力と
ポンプ側の圧力差によつて生じる水素分子の運動
エネルギは、蒸発分子に効率よく伝達され、蒸発
分子は水素分子によつて輸送されることになる。
この場合基板と衝突する水素分子の数は著しく増
加し強い還元作用が得られる。
実施例 １
第１図に示した本発明のエピタキシヤル結晶成
長装置を用い、10-5mmHgの水素圧でGaAs基板上
にGaAsおよびAlGaAsをエピタキシヤル成長さ
せた。成長したエピタキシヤル層の残留アクセプ
タ濃度は1014／cm3程度であり、従来のMBE法に
より成長したエピタキシヤル層と同等であつた。
長装置を用い、10-5mmHgの水素圧でGaAs基板上
にGaAsおよびAlGaAsをエピタキシヤル成長さ
せた。成長したエピタキシヤル層の残留アクセプ
タ濃度は1014／cm3程度であり、従来のMBE法に
より成長したエピタキシヤル層と同等であつた。
実施例 ２
実施例１と同一の条件で第２図に示したイオン
化装置を作動させてGaAs基板上にGaAsおよび
AlGaAsをエピタキシヤル成長させた。成長した
エピタキシヤル層の残留アクセプタ濃度はGaAs
では実施例１とあまり変化しなかつたがAlGaAs
では1013／cm3に減少した。
化装置を作動させてGaAs基板上にGaAsおよび
AlGaAsをエピタキシヤル成長させた。成長した
エピタキシヤル層の残留アクセプタ濃度はGaAs
では実施例１とあまり変化しなかつたがAlGaAs
では1013／cm3に減少した。
実施例１および２の条件で、約100時間運転後
において、真空容器の内壁の付着物はごく微量で
本発明の効果が確認された。
において、真空容器の内壁の付着物はごく微量で
本発明の効果が確認された。
なお、本発明は上記の実施例に限定されること
なく、半導体原料として族、―族、―
族などの原料に対しても適用しうることは云うま
でもない。
なく、半導体原料として族、―族、―
族などの原料に対しても適用しうることは云うま
でもない。
（発明の効果）
叙上のように、本発明によれば半導体材料の基
板結晶上への輸送はMBE法と同様な分子の熱運
動、または水素ガス分子による強制輸送によつて
おこない、酸素を含む残留ガスの除去は水素の中
性、またはイオン化した分子または原子の還元作
用によつておこなうことが可能な構成が実現され
た。このため従来のMBE法、MOCVD法に比べ
て下記のような利点がある。
板結晶上への輸送はMBE法と同様な分子の熱運
動、または水素ガス分子による強制輸送によつて
おこない、酸素を含む残留ガスの除去は水素の中
性、またはイオン化した分子または原子の還元作
用によつておこなうことが可能な構成が実現され
た。このため従来のMBE法、MOCVD法に比べ
て下記のような利点がある。
(i) MBE法におけるような巨大なポンプ系が不
要。また運転時に大量の液体窒素を必要としな
い。
要。また運転時に大量の液体窒素を必要としな
い。
(ii) MBE法に比べて半導体材料金属の成長室内
への蓄積が軽減される。
への蓄積が軽減される。
(iii) 水素ガス雰囲気でおこなうMOCVD法や
VPE法のように有毒ガスや反応性ガスを用い
ないため、作業の安全性向上、環境汚染の低減
をはかることができる。
VPE法のように有毒ガスや反応性ガスを用い
ないため、作業の安全性向上、環境汚染の低減
をはかることができる。
(vi) 上記のように装置運転上の著しい簡略化によ
る運転費用の低減，スループツトの著しい改
善、および材料の成長室内蓄積の低減による装
置の長寿命化、および安全性の増加等が達成さ
れるが、水素ガスによる強力な還元作用を利用
しているため、これによつて成長結晶の品質は
全く損われず、従来のMBE法に成る結晶と同
等の品質をもつ結晶が得られる。
る運転費用の低減，スループツトの著しい改
善、および材料の成長室内蓄積の低減による装
置の長寿命化、および安全性の増加等が達成さ
れるが、水素ガスによる強力な還元作用を利用
しているため、これによつて成長結晶の品質は
全く損われず、従来のMBE法に成る結晶と同
等の品質をもつ結晶が得られる。
第１図は本発明の一実施例のブロツクダイヤグ
ラム、第２図及び第３図は水素分子のイオン化装
置、第４図はガス圧力と蒸発分子の平均自由行程
の関係を示す。 １……成長室、２……前室、３……セル（ルツ
ボを含む）、４……基板保持装置、５……単結晶
基板、６……成長室−前室間ゲートバルブ、７…
…ターボ分子ポンプ、８……バルブ、９……ロー
タリーポンプ、１０……水素ボンベ、１１……水
素ガス純化装置、１２……ニードルバルブ、１３
……バルブ、１４……水素ガス供給管、１５……
水素ガス分子の流れ、１６……バルブ、１７……
露点計、１８……ガス排出口、１９……ゲートバ
ルブ、２０……水素ガスバイパスバルブ、２０′
……水素ガス導入口、２１……水素ガスの成長室
１への導入口、１０１……イオン化装置本体フラ
ンジ、１０２……イオン化装置ヒータ用絶縁端
子、１０３……陽極用絶縁端子、１０４……円筒
形陽極、１０５……ヒータ、１０６……高純度水
素ガス導入口、１０７……導入水素ガス、１０８
……イオン化水素、１１０……中心導体、１１１
……中心導体用絶縁端子。
ラム、第２図及び第３図は水素分子のイオン化装
置、第４図はガス圧力と蒸発分子の平均自由行程
の関係を示す。 １……成長室、２……前室、３……セル（ルツ
ボを含む）、４……基板保持装置、５……単結晶
基板、６……成長室−前室間ゲートバルブ、７…
…ターボ分子ポンプ、８……バルブ、９……ロー
タリーポンプ、１０……水素ボンベ、１１……水
素ガス純化装置、１２……ニードルバルブ、１３
……バルブ、１４……水素ガス供給管、１５……
水素ガス分子の流れ、１６……バルブ、１７……
露点計、１８……ガス排出口、１９……ゲートバ
ルブ、２０……水素ガスバイパスバルブ、２０′
……水素ガス導入口、２１……水素ガスの成長室
１への導入口、１０１……イオン化装置本体フラ
ンジ、１０２……イオン化装置ヒータ用絶縁端
子、１０３……陽極用絶縁端子、１０４……円筒
形陽極、１０５……ヒータ、１０６……高純度水
素ガス導入口、１０７……導入水素ガス、１０８
……イオン化水素、１１０……中心導体、１１１
……中心導体用絶縁端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高真空に保持できる容器内に、水素ガス圧力
を１〜10-7mmHgの範囲に保ちながら高速の水素
分子の流れをつくり、この分子流の上流側に
族、―族，―族などの半導体の原料を加
熱蒸発させるためのルツボを複数個設置し、これ
らのルツボから蒸発させた上記半導体材料を対向
して設置された加熱された基板上に付着させ、半
導体エピタキシヤル膜を成長させることを特徴と
するエピタキシヤル結晶成長法。 ２ 高真空に保持できる容器内の水素分子および
水素分子流を形成する水素分子の一部または全部
をイオン化したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のエピタキシヤル結晶成長法。 ３ 水素ガス導入口を有する高真空容器と、前記
の高真空容器の内部において、前記の導入口の近
傍に半導体材料を加熱蒸発させるためのルツボ
と、前記のルツボと対向して設置され、かつ加熱
手段を有する基板保持装置と、前記のルツボと反
対側において前記の高真空容器に設置された水素
ガス排出装置とを備えることを特徴とするエピタ
キシヤル結晶成長装置。 ４ 水素ガス導入口の内側に、水素分子をイオン
化するイオン化室を付加したことを特徴とする特
許請求の範囲第３項記載のエピタキシヤル結晶成
長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15018383A JPS6042813A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | エピタキシヤル結晶成長法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15018383A JPS6042813A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | エピタキシヤル結晶成長法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6042813A JPS6042813A (ja) | 1985-03-07 |
| JPH0129052B2 true JPH0129052B2 (ja) | 1989-06-07 |
Family
ID=15491318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15018383A Granted JPS6042813A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | エピタキシヤル結晶成長法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6042813A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4636268A (en) * | 1984-11-30 | 1987-01-13 | At&T Bell Laboratories | Chemical beam deposition method utilizing alkyl compounds in a carrier gas |
| GB8708436D0 (en) * | 1987-04-08 | 1987-05-13 | British Telecomm | Reagent source |
| JP2768912B2 (ja) * | 1995-04-18 | 1998-06-25 | 川崎重工業株式会社 | はすば／やまば歯車における３次元歯面修整構造 |
-
1983
- 1983-08-19 JP JP15018383A patent/JPS6042813A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6042813A (ja) | 1985-03-07 |
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