JPH02126632A - 化合物半導体結晶層の気相成長方法及びそれに用いる反応管 - Google Patents
化合物半導体結晶層の気相成長方法及びそれに用いる反応管Info
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- JPH02126632A JPH02126632A JP27995388A JP27995388A JPH02126632A JP H02126632 A JPH02126632 A JP H02126632A JP 27995388 A JP27995388 A JP 27995388A JP 27995388 A JP27995388 A JP 27995388A JP H02126632 A JPH02126632 A JP H02126632A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［産業上の利用分野１
本発明は、化合物半導体結晶層の有機金属熱分解気相成
長法において、原料ガス相ｎの反応を抑制し、化合物半
導体結晶層の成長法面く膜／７）、及び混晶組成の制御
性を向上させる成長方法に関する。
長法において、原料ガス相ｎの反応を抑制し、化合物半
導体結晶層の成長法面く膜／７）、及び混晶組成の制御
性を向上させる成長方法に関する。
【従来の技術１
有機金属熱分解気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法という）
は、有機金浅化合物及び水素化物の原料ガスを、あらか
じめ加熱されている結晶基板へ導入して分解させ、基板
上へエピタ：トシセル成長さける方法であり、各種光デ
バイスや電子デバイス用薄膜のω産性に優れているなど
の特徴を有している。 このようなデバイスの高性能化、高品質化を図るために
は、高精度な膜厚制御及びａ品の組成制御が要求される
。 以下、■−Ｖ族化合物半導体結晶層のＭＯＣＶＤ法成長
を例に挙げ、従来の技術を説明づる。 ＭＯＣＶＤ法では、基板−トでの■族及びＶ族原詐ｌガ
スの加熱分解反応を利用しているが、原料ガス種及び成
長条件によっては、基板〒り達ｉｉ７＋に、原料ガス相
互の反応（「中間反応」と呼ばれる）が起る場合がしば
しば見られる。このような中間反応が生ずれば、成長達
磨が変化して膜厚制御が困難になること、所望とする混
晶の組成が得られ難くなることといった小人な問題が引
き起される。 また、このような中間反応は、■ｂＸ原ｔ′１１ガスと
Ｖ族原料ガスとの間に多く見られる。 例えば、有機インジウム化合物（トリメチルインジウム
やトリエチルインジウム）とホスフィン（ＰＨ３）、有
機インジウム化合物とアルシン（Ａｓｌ−１３＞などは
、中間反応生成物を形成することがすでに知られている
。 一万、本発明者は、有機アルミニウム化合物（トリメチ
ルアルミニウム）と有機砒素化合物（トリメチル砒素）
も、中間反応生成物を形成することを見出している。 従来、このにうな現象を回避するた必、■族及びＶＭ原
料ガスの反応管への導入〇、１にそれぞれ別個のシワ入
管を使用するなどの改良が図られているが、本発明者は
、改良効果としては、不十分であるということを確認し
た。 すなわら、上述した中間反応は高温はど起り１５すく、
従って、高温状態となる反応管内での中間反応が順方に
進行することとなり、原料ガス導入管を別個に設置した
効果が半減してしまうということである。 【発明の目的】 本発明の目的は、反応管内における原料ガス間の中間反
応を抑止し、高精度な膜厚制御及び混晶の場合はぞの組
成比制御を実現できるＭＯＣＶＤ法を提供することにあ
る。 ［発明の手段］ 本発明によれば、反応管内において、中間反応を起す２
種以上の原料ガス種を混合させずに加熱された結晶堰板
直上まで導入することを目的に、中門反応を起す原料ガ
ス導入管とは異なる新たな水素、窒素、もしくは不活性
ガスの導入管を反応管に設置している。（実施ＰＡ１次
に、代表的な化合物半導体であるＡＩＱａＡＳ結晶を例
に挙げ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１つの例示であって、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１７ること
は言うまでもない。 第１図は、本発明に基ずいて制作された縦型ＭＯＣＶＤ
装置の反応管断面模式図の一例を示しており、石英反応
管１上部に３本のガス導入管２．３及び４が設置されて
いる。以下では、ＧａＡｓ基板６へのＡ Ｉ ＧａＡｓ
混品成良の例を説明する。 石英反応管１内では、３Ｏｒｐｍで回転しているペディ
スタル８に取り付けられたグラフフィト＋１１ブタ−７
上にあるＧａＡｓｐ板６が、高周波加熱コイル５によっ
て６５０℃に加熱されている。このとき、ＧａＡｓＷ板
６がらのＡＳの蒸発を抑制するために、Ｖ族原料ガス導
入管４より、水素をキャリアガス及び希釈ガスとしたト
リメチル砒素（ＴＭＡｓ：流量１．７×１０ ”’ｍｏ
ｌｅ／ｍｉｎ ）が総カス流ｆｆ１１．５１．’ｍｎで
反応管１内に導入されている。 また、ガス導入管２及び３からは、ＱａＡｓ基板６上報
で安定な層流を形成させるため、水素ガスがそれぞれ１
．５１／ｍｉｎの流量で反応管１内に導入されている。 このような状態でＧａＡｓ基板６の２庶が安定した後、
■族原料ガス導入管２より、水素ガスをキャリアガスと
したトリエヂルガリウム（流ｆｉｉ１．２Ｘ１０−５ｍ
ｏｌｅ／ｍｉｎ ） トドｌ）Ｉチルアルミニウム（流
ｆｆｉ １ 、５ ｘ １ Ｑ −６ｍｏｌｅ／ｍｔｎ
）を総論ｆｆ１１．５１／ｍｉｎで反応管１内に流入さ
せ、ＡＩＧａＡＳ結晶を成長させた。 この場合、ガス導入管３が、それがガス導入管２及び４
によって挟まれているように、Ｇａ△Ｓ基板６の回転中
心線上に配されている。 上述した成長後、成長結晶のＸ線回折測定を行った結果
、設計値の組成であるＡＩ Ｑａ０７Ａ Ｓの混晶
が１ワられていることがわかった。 また、本方法による再現性も良好であることを確認した
。 同様な成長条件で、ガス導入管３から水素ガスを流さず
に成長させた薄膜結晶のＡ１組成は０．２５〜０，２８
と設計値（０，３）よりも低い値で大きなバラツキが見
られることがわかり、この結果からも本発明の効果が確
認された。
は、有機金浅化合物及び水素化物の原料ガスを、あらか
じめ加熱されている結晶基板へ導入して分解させ、基板
上へエピタ：トシセル成長さける方法であり、各種光デ
バイスや電子デバイス用薄膜のω産性に優れているなど
の特徴を有している。 このようなデバイスの高性能化、高品質化を図るために
は、高精度な膜厚制御及びａ品の組成制御が要求される
。 以下、■−Ｖ族化合物半導体結晶層のＭＯＣＶＤ法成長
を例に挙げ、従来の技術を説明づる。 ＭＯＣＶＤ法では、基板−トでの■族及びＶ族原詐ｌガ
スの加熱分解反応を利用しているが、原料ガス種及び成
長条件によっては、基板〒り達ｉｉ７＋に、原料ガス相
互の反応（「中間反応」と呼ばれる）が起る場合がしば
しば見られる。このような中間反応が生ずれば、成長達
磨が変化して膜厚制御が困難になること、所望とする混
晶の組成が得られ難くなることといった小人な問題が引
き起される。 また、このような中間反応は、■ｂＸ原ｔ′１１ガスと
Ｖ族原料ガスとの間に多く見られる。 例えば、有機インジウム化合物（トリメチルインジウム
やトリエチルインジウム）とホスフィン（ＰＨ３）、有
機インジウム化合物とアルシン（Ａｓｌ−１３＞などは
、中間反応生成物を形成することがすでに知られている
。 一万、本発明者は、有機アルミニウム化合物（トリメチ
ルアルミニウム）と有機砒素化合物（トリメチル砒素）
も、中間反応生成物を形成することを見出している。 従来、このにうな現象を回避するた必、■族及びＶＭ原
料ガスの反応管への導入〇、１にそれぞれ別個のシワ入
管を使用するなどの改良が図られているが、本発明者は
、改良効果としては、不十分であるということを確認し
た。 すなわら、上述した中間反応は高温はど起り１５すく、
従って、高温状態となる反応管内での中間反応が順方に
進行することとなり、原料ガス導入管を別個に設置した
効果が半減してしまうということである。 【発明の目的】 本発明の目的は、反応管内における原料ガス間の中間反
応を抑止し、高精度な膜厚制御及び混晶の場合はぞの組
成比制御を実現できるＭＯＣＶＤ法を提供することにあ
る。 ［発明の手段］ 本発明によれば、反応管内において、中間反応を起す２
種以上の原料ガス種を混合させずに加熱された結晶堰板
直上まで導入することを目的に、中門反応を起す原料ガ
ス導入管とは異なる新たな水素、窒素、もしくは不活性
ガスの導入管を反応管に設置している。（実施ＰＡ１次
に、代表的な化合物半導体であるＡＩＱａＡＳ結晶を例
に挙げ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１つの例示であって、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１７ること
は言うまでもない。 第１図は、本発明に基ずいて制作された縦型ＭＯＣＶＤ
装置の反応管断面模式図の一例を示しており、石英反応
管１上部に３本のガス導入管２．３及び４が設置されて
いる。以下では、ＧａＡｓ基板６へのＡ Ｉ ＧａＡｓ
混品成良の例を説明する。 石英反応管１内では、３Ｏｒｐｍで回転しているペディ
スタル８に取り付けられたグラフフィト＋１１ブタ−７
上にあるＧａＡｓｐ板６が、高周波加熱コイル５によっ
て６５０℃に加熱されている。このとき、ＧａＡｓＷ板
６がらのＡＳの蒸発を抑制するために、Ｖ族原料ガス導
入管４より、水素をキャリアガス及び希釈ガスとしたト
リメチル砒素（ＴＭＡｓ：流量１．７×１０ ”’ｍｏ
ｌｅ／ｍｉｎ ）が総カス流ｆｆ１１．５１．’ｍｎで
反応管１内に導入されている。 また、ガス導入管２及び３からは、ＱａＡｓ基板６上報
で安定な層流を形成させるため、水素ガスがそれぞれ１
．５１／ｍｉｎの流量で反応管１内に導入されている。 このような状態でＧａＡｓ基板６の２庶が安定した後、
■族原料ガス導入管２より、水素ガスをキャリアガスと
したトリエヂルガリウム（流ｆｉｉ１．２Ｘ１０−５ｍ
ｏｌｅ／ｍｉｎ ） トドｌ）Ｉチルアルミニウム（流
ｆｆｉ １ 、５ ｘ １ Ｑ −６ｍｏｌｅ／ｍｔｎ
）を総論ｆｆ１１．５１／ｍｉｎで反応管１内に流入さ
せ、ＡＩＧａＡＳ結晶を成長させた。 この場合、ガス導入管３が、それがガス導入管２及び４
によって挟まれているように、Ｇａ△Ｓ基板６の回転中
心線上に配されている。 上述した成長後、成長結晶のＸ線回折測定を行った結果
、設計値の組成であるＡＩ Ｑａ０７Ａ Ｓの混晶
が１ワられていることがわかった。 また、本方法による再現性も良好であることを確認した
。 同様な成長条件で、ガス導入管３から水素ガスを流さず
に成長させた薄膜結晶のＡ１組成は０．２５〜０，２８
と設計値（０，３）よりも低い値で大きなバラツキが見
られることがわかり、この結果からも本発明の効果が確
認された。
以上説明したように、中間反応生成物を形成する原料ガ
ス種それぞれの導入管の間に、反応に寄与しない水素、
窒素、もしくは不活性ガスを導入することで、■族及び
Ｖ族原わ１ガスが相互に混合することなく基板直上まで
到達することから、原料ガス種間の反応が抑制され、成
長速度や混晶の組成を高精度に制御でさるという利点が
ある。 また、本発明では中間反応を抑制するために水素、窒素
もしくは不活性ガス専用の導入管を設置すると示してい
るが、この導入管から、中間反応には寄与しない原料ガ
ス種を導入しても、同様な効果が得られることは言うま
でもない。 さらに、本発明ではＭＯＣＶＤ法に限って述べているが
、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、有機金属化
合物を用いる他の成長法、例えば有機金属分子線エピタ
キシー（Ｍ ＯＭ ＢＥ）などの成長法に適用できるこ
とは言うまでもない。
ス種それぞれの導入管の間に、反応に寄与しない水素、
窒素、もしくは不活性ガスを導入することで、■族及び
Ｖ族原わ１ガスが相互に混合することなく基板直上まで
到達することから、原料ガス種間の反応が抑制され、成
長速度や混晶の組成を高精度に制御でさるという利点が
ある。 また、本発明では中間反応を抑制するために水素、窒素
もしくは不活性ガス専用の導入管を設置すると示してい
るが、この導入管から、中間反応には寄与しない原料ガ
ス種を導入しても、同様な効果が得られることは言うま
でもない。 さらに、本発明ではＭＯＣＶＤ法に限って述べているが
、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、有機金属化
合物を用いる他の成長法、例えば有機金属分子線エピタ
キシー（Ｍ ＯＭ ＢＥ）などの成長法に適用できるこ
とは言うまでもない。
図は、実施例の縦型ＭＯＣＶＤ装置反応管部断面模式図
である。 １・・・・・・・・・石英反応管 ２・・・・・・・・・■族原料ガス導入管３・・・・・
・・・・水素、窒素もしくは不活性ガス導入管
である。 １・・・・・・・・・石英反応管 ２・・・・・・・・・■族原料ガス導入管３・・・・・
・・・・水素、窒素もしくは不活性ガス導入管
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、化合物半導体結晶層を、反応管内で、原料ガス導入
管を用いて、導入された２種以上の有機金属化合物原料
ガスを用いた熱分解気相成長法によつて形成する方法に
おいて、 上記反応管に、上記有機金属化合物原料ガ スを導入する原料ガス導入管の外、水素、窒素もしくは
不活性ガスを導入する不活性ガス導入管を設け、 上記反応管内で、上記不活性ガス導入管を 用いて導入された水素、窒素もしくは不活性ガスによっ
て、上記２種以上の有機金属化合物に、中間反応が生じ
ないようにしたことを特徴とする化合物半導体結晶層の
気相成長方法。 ２、２種以上の有機金属化合物原料ガスを用いた熱分解
気相成長法によつて化合物半導体結晶層を形成するため
に用いる反応管において、上記２種以上の有機金属化合
物原料ガスを それぞれ導入させる２本以上の原料ガス導入管と、上記
２種以上の有機金属化合物原料ガス間に中間反応が生じ
ないように水素、窒素もしくは不活性ガスを導入させる
不活性ガス導入管とを有することを特徴とする反応管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27995388A JPH02126632A (ja) | 1988-11-05 | 1988-11-05 | 化合物半導体結晶層の気相成長方法及びそれに用いる反応管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27995388A JPH02126632A (ja) | 1988-11-05 | 1988-11-05 | 化合物半導体結晶層の気相成長方法及びそれに用いる反応管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02126632A true JPH02126632A (ja) | 1990-05-15 |
Family
ID=17618226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27995388A Pending JPH02126632A (ja) | 1988-11-05 | 1988-11-05 | 化合物半導体結晶層の気相成長方法及びそれに用いる反応管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02126632A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5512730A (en) * | 1993-11-30 | 1996-04-30 | Spintech Inc. | Self sterilizing hypodermic syringe and method |
| JPH1064892A (ja) * | 1996-05-13 | 1998-03-06 | Applied Materials Inc | 堆積チャンバ及び低誘電性膜のための方法 |
| JP2008091617A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Sharp Corp | Ｍｏｃｖｄ装置およびｍｏｃｖｄ法 |
| US7413627B2 (en) | 1996-05-13 | 2008-08-19 | Applied Materials, Inc. | Deposition chamber and method for depositing low dielectric constant films |
-
1988
- 1988-11-05 JP JP27995388A patent/JPH02126632A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5512730A (en) * | 1993-11-30 | 1996-04-30 | Spintech Inc. | Self sterilizing hypodermic syringe and method |
| US5693026A (en) * | 1993-11-30 | 1997-12-02 | Spintech, Inc. | Self sterilizing hypodermic syringe and method |
| JPH1064892A (ja) * | 1996-05-13 | 1998-03-06 | Applied Materials Inc | 堆積チャンバ及び低誘電性膜のための方法 |
| US7413627B2 (en) | 1996-05-13 | 2008-08-19 | Applied Materials, Inc. | Deposition chamber and method for depositing low dielectric constant films |
| JP2008091617A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Sharp Corp | Ｍｏｃｖｄ装置およびｍｏｃｖｄ法 |
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