JPH02291112A - 化合物半導体の気相成長装置 - Google Patents
化合物半導体の気相成長装置Info
- Publication number
- JPH02291112A JPH02291112A JP1110963A JP11096389A JPH02291112A JP H02291112 A JPH02291112 A JP H02291112A JP 1110963 A JP1110963 A JP 1110963A JP 11096389 A JP11096389 A JP 11096389A JP H02291112 A JPH02291112 A JP H02291112A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- gas
- gas tube
- introduction
- gas pipe
- 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.)
- Pending
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 78
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 claims description 11
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 22
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract description 3
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- -1 diethyl zincate Chemical compound 0.000 abstract 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 12
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 6
- HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N diethylzinc Chemical compound CC[Zn]CC HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- VJBCNMFKFZIXHC-UHFFFAOYSA-N azanium;2-(4-methyl-5-oxo-4-propan-2-yl-1h-imidazol-2-yl)quinoline-3-carboxylate Chemical compound N.N1C(=O)C(C(C)C)(C)N=C1C1=NC2=CC=CC=C2C=C1C(O)=O VJBCNMFKFZIXHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 210000004709 eyebrow Anatomy 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Led Devices (AREA)
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
本発明は化合物半導体の気相成長装置に関する。
従来、有機金属化合物気相成長法（以下ｒＭｏＶＰＥＪ
と記す）を用いて、窒化ガリウム系化合物半導体（Ａ
Ｉｌ ｘ Ｇ ａ ，−ＸＮ ： Ｘ＝Ｏを含む）薄膜
をサファイア基板上に気相成長させることや、その窒化
ガリウム系化合物半導体薄膜を発光層とする発光素子が
研究されている。 窒化ガリウム系化合物半導体の単結晶ウエハが容易に得
られないことから、窒化ガリウム系化合物半導体をそれ
と格子定数の近いザファイア基板上にエビタキシャル成
長させるこよが行われている。 そして、従来のＧａＡｓ等で用いられているＭＯＶＰＥ
法による気相成長装置では、反応室に一様に反応ガスを
流して基板上に場所依存性のない均一な結晶を成長させ
ることが行われている。
と記す）を用いて、窒化ガリウム系化合物半導体（Ａ
Ｉｌ ｘ Ｇ ａ ，−ＸＮ ： Ｘ＝Ｏを含む）薄膜
をサファイア基板上に気相成長させることや、その窒化
ガリウム系化合物半導体薄膜を発光層とする発光素子が
研究されている。 窒化ガリウム系化合物半導体の単結晶ウエハが容易に得
られないことから、窒化ガリウム系化合物半導体をそれ
と格子定数の近いザファイア基板上にエビタキシャル成
長させるこよが行われている。 そして、従来のＧａＡｓ等で用いられているＭＯＶＰＥ
法による気相成長装置では、反応室に一様に反応ガスを
流して基板上に場所依存性のない均一な結晶を成長させ
ることが行われている。
ところが、窒化ガリウム系化合物半導体を異物質で格子
定数の大きく異なるザファイア基板に結晶成長させる場
合には、良質な結晶を得ることが困難であるため、反応
ガスの微妙な乱れが直ぢに格子欠陥、表面モホロジーの
悪化につながる。又、窒化ガリウム系化合物半導体の気
相成長の場合には、成長温度が非常に高いためＶ族元素
の蒸気圧が高くなり、化学量論数のバランスがくずれや
すく、均質な大面積の結晶膜を得ることが困難である。 従って、反応ガスの層流をくずさずに、流速を向上させ
ることが重要となる。 そこで、本発明者等は、第７図に示すように、反応ガス
の流速を向上させるために、反応ガスを基板１の側方ま
で、吹出口が円形の細い導入管２で導き、基板表面で反
応ガスの高速なガス流を作り、サファイア基板上にも、
窒化ガリウム系化合物半導体を結晶成長させることが出
来た。しかし、場所依存性のない均一な大面積の窒化ガ
リウム系化合物半導体ウエハの製造を目的とする時、こ
の方法では、成長する結晶の厚さ、及び、結晶の質に場
所依存性があることが分かった。即ち、第８図に示すよ
うに、ガス流の上流、中流、下流において、ガス流に垂
直な基板の幅方向（Ｙ方向）に対して成長した結晶の厚
さに変化が見られ、均の厚さにはならなかった。 本発明は、」二記の課題を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、化合物半導体、特に
、ザファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を結
晶成長させる場合において、成長速度及び結晶の質に場
所依存性の少ない結晶成長を行うための装置を提供する
ことである。
定数の大きく異なるザファイア基板に結晶成長させる場
合には、良質な結晶を得ることが困難であるため、反応
ガスの微妙な乱れが直ぢに格子欠陥、表面モホロジーの
悪化につながる。又、窒化ガリウム系化合物半導体の気
相成長の場合には、成長温度が非常に高いためＶ族元素
の蒸気圧が高くなり、化学量論数のバランスがくずれや
すく、均質な大面積の結晶膜を得ることが困難である。 従って、反応ガスの層流をくずさずに、流速を向上させ
ることが重要となる。 そこで、本発明者等は、第７図に示すように、反応ガス
の流速を向上させるために、反応ガスを基板１の側方ま
で、吹出口が円形の細い導入管２で導き、基板表面で反
応ガスの高速なガス流を作り、サファイア基板上にも、
窒化ガリウム系化合物半導体を結晶成長させることが出
来た。しかし、場所依存性のない均一な大面積の窒化ガ
リウム系化合物半導体ウエハの製造を目的とする時、こ
の方法では、成長する結晶の厚さ、及び、結晶の質に場
所依存性があることが分かった。即ち、第８図に示すよ
うに、ガス流の上流、中流、下流において、ガス流に垂
直な基板の幅方向（Ｙ方向）に対して成長した結晶の厚
さに変化が見られ、均の厚さにはならなかった。 本発明は、」二記の課題を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、化合物半導体、特に
、ザファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を結
晶成長させる場合において、成長速度及び結晶の質に場
所依存性の少ない結晶成長を行うための装置を提供する
ことである。
上記課題を解決するだめの発明の構成は、有機金属化合
物ガスを用いた化合物半導体薄膜を気相成長させる装置
において、化合物半導体薄膜の成長する基板まで、反応
ガスを導く導入ガス管を有し、前記導入ガス管の前記基
板に面する吹出口は、前記基板の幅方向に沿って長く前
記基板の高さ方向には短く偏平させ、前記導入ガス管の
吹出口を前記基板の高さ方向に対して所定の角度で揺動
させる揺動手段を設けたことを特徴とする。
物ガスを用いた化合物半導体薄膜を気相成長させる装置
において、化合物半導体薄膜の成長する基板まで、反応
ガスを導く導入ガス管を有し、前記導入ガス管の前記基
板に面する吹出口は、前記基板の幅方向に沿って長く前
記基板の高さ方向には短く偏平させ、前記導入ガス管の
吹出口を前記基板の高さ方向に対して所定の角度で揺動
させる揺動手段を設けたことを特徴とする。
化合物半導体薄膜の成長ずる基板まで、反応ガスを導く
導入ガス管を設け、その導入ガス管の基板に面する吹出
口を基板の幅方向に沿って長く基板の高さ方向には短く
偏平させたので、その吹出口から吹出される反応ガスの
ガス流が基板表面の幅方向及びガスの流れる方向に沿っ
て均一化される。更に、導入ガス管の吹出口を基板の高
さ方向に所定の角度にて揺動させるので、反応ガスのガ
ス流が基板の高さ方向に均一化される。即ち、基板上の
ガス流が全範囲で均一化されると考えられる。この結果
、場所依存性の少ない良質な結晶が得られた。
導入ガス管を設け、その導入ガス管の基板に面する吹出
口を基板の幅方向に沿って長く基板の高さ方向には短く
偏平させたので、その吹出口から吹出される反応ガスの
ガス流が基板表面の幅方向及びガスの流れる方向に沿っ
て均一化される。更に、導入ガス管の吹出口を基板の高
さ方向に所定の角度にて揺動させるので、反応ガスのガ
ス流が基板の高さ方向に均一化される。即ち、基板上の
ガス流が全範囲で均一化されると考えられる。この結果
、場所依存性の少ない良質な結晶が得られた。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明の具体的の一実施例に係る気相成長装置
の構成図である。 石英管１０はその左端で○リング１５でシールされてフ
ランジ１４に当接し、緩衝材３８と固定具３９を用い、
ボル１・４６．４７とナット４８，４９等により数箇所
にてフランジ１４に固定されている。又、石英管１０の
右端は０リング４０でシールされてフランジ２７が螺子
締固定具４１．４２により固定されている。 石英管１０で囲われた内室１１には、反応管１２が配設
されている。その反応管１２の一端１３はフランジ１４
に固設された保持プレー１・１７で保持され、その他端
１６の底部１８は保持脚１９で石英管１０に保持されて
いる。 反応管１２の下流側には、ザセプタ２０を載置するＸ軸
に垂直な断面形状が長方形の試料載置室２１が一体的に
連設されている。その試料載置室２１の底部２２にザセ
プタ２０が載置される。そのサセプタ２０はＸ軸に垂直
な断面は長方形であるが、その上面２３はＸ軸に対して
緩やかにＺ軸正方向に傾斜している。そのザセプタ２０
の上面２３に試料、即ち、長方形のサファイア基板５０
が載置される。 ザセプタ２０には操作棒２６が接続されており、フラン
ジ２７を取り外してその操作棒２６により、ザファイア
基板５０を載置したサセプタ２０を試料載置室２１へ設
置したり、結晶成長の終わった時に、試料載置室２１か
らザセプタ２０を取り出せるようになっている。 又、反応管１２の上流側には、第１ガス管２８と第２ガ
ス管２９とが開口している。第１ガス管２８は第２ガス
管２９の内部にあり、それらの両管２８．２９は同軸状
に２重管構造をしている。 第２ガス管２９の周辺部には多数の穴３０が開けられて
おり、第２ガス管２９により導入されたガスはその穴３
０より吹出す。第１ガス管２８の第２ガス管２９で覆わ
れていない部分の周辺部には多数の穴３０が開けられて
おり、第１ガス管２８により導入された反応ガスはその
場所で、第２ガス管２９により導入されたガスと初めて
混合される。 その第１ガス管２８は第１７二ホールド３１に接続され
、第２ガス管２９は第２マニホーノレド３２に接続され
ている。そして、第１マユホールド３１にはキャリアガ
スの供給系統■とトリメチルガリウム（以下ｒＴＭＧＪ
と記す）の供給系統Ｊとトリメチルアルミニウム（以下
「ＴＭＡ」と記ず）の供給系統Ｋとジエチル亜鉛（以下
ｒＤＥ Ｚ」と記す）の供給系統Ｌとが接続され、第２
７ニホールド３２にはキャリアガスの供給系統■とＮＨ
３の供給系統Ｈとが接続されている。 又、上記のフランジ１４及び保持プレー１・１７を介し
て第２ガス管２９に対向した導入ガス管７０は反応ガス
の導入口７２を反応管１２の一端１３に０リング７６で
シールされてその吹出口７１を揺動自在に保持されてい
る。その導入ガス管７０の吹出口７１は試料載置室２１
の上流側部、即ち、サファイア基板５０の直ぐ左側Ａ位
置まで延設されている。 石英管１０の長軸（Ｘ軸）に垂直な導入ガス管７０の断
面は、第２図〜第４図に示すように、Ｘ軸方向での位置
によって異なり、導入ガス管７０の平面形状は第５図に
示すように下流側に移行するにつれ、幅が大きくなって
いる。即ち、反応ガスはＸ軸方向に流れるが、ガス流の
上流側では第２図に示すように、円形であり、下流側（
Ｘ軸正方向）に進むに従って、Ｙ軸方向を長軸とし、長
軸方向に拡大され、短軸方向に縮小された楕円形状とな
り、サセプタ２０を載置するやや上流側のＡ位置では、
即ち、吹出口７１は、第４図に示すように、上下（Ｚ軸
）方向に簿くＹ軸方向に長い偏平楕円形状よなっている
。吹出口７１ （第４図のＩＶ−ＩＶ矢視方向断面図）
のＹ軸方向の長さは７ｃｍであり、Ｚ軸方向の長さは１
．２ｃ＋ｎである。 次に、導入ガス管７０の吹出口７１の揺動手段は以下の
ように構成されている。 石英管１０にはシールを兼ねたガイド部材９６、反応管
１２にはガイド部材９７が設けられており、ロッド９５
はガイド部材９６．９７にガイドされ上下（Ｚ軸）方向
に摺動可能である。そのロツド９５の上方端は導入ガス
管７０の底部７３、下方端はロッド９５に直交して軸承
された偏心カム９４のカム面上に当接している。そして
、偏心カム９４はギャ９３、ギヤボックス９２等によっ
てモータ９１と連結されている。 このように構成された揺動手段においては、偏心カム９
４がモータ９１の回転によりギヤボックス９２及びギヤ
９３等を介してゆっくり回転される。すると、その偏心
カム９４のカム面上に沿ってロッド９５がガイド部材９
６，ガイド部材９７にガイドされて上下（Ｚ軸）方向に
摺動される。 このロッド９５の上下動により、導入ガス管７０の底部
７３が一定周期で押上げられ、その吹出口７１はサファ
イア基板５０に対して所定の角度量だけ上下（Ｚ軸）方
向に揺動される。 又、石英管１０の外周部には冷却水を循環させる冷却管
３３が形成され、その外回部には高周波電界を印加する
ための高周波コイル３４が配設されている。 又、反応管１２はフランジ１４を介して外部管３５と接
続されており、その外部管３５からはキャリアガスが導
入されるようになっている。 又、試料載置室２１には、側方から導入管３６がフラン
ジ１４を通過して外部から伸びており、その導入管３６
内に試料の温度を測定する熱電対４３とその導線４４．
４５が配設されており、試料温度を外部から測定できる
ように構成されている。 このような装置構成により、第１ガス管２８で導かれた
ＴＭＧとＴＭＡとＤＥＺとＨ２との混合ガスと、第２ガ
ス管２９で導かれたＮ Ｈ ３とＨ２との混合ガスがそ
れらの管の出口付近で混合され、その混合反応ガスは導
入ガス管７０によりサセプタ２０まで導かれ、サファイ
ア基板５０上のガス流が均一となって、場所依存性の少
ない結晶が得られる。 Ｎ型のＡβｘＧａ＋−ｘＮ薄膜を形成する場合には、Ｄ
ＥＺの供給を停止させて第１ガス管２８と第２ガス管２
９から混合ガスを流出させれば良く、■型のＡＡｘＧａ
＋−ｘＮ薄膜を形成する場合には、ＤＥＺを供給して第
１ガス管２８と第２ガス管２９とから混合ガスを流出さ
せれば良い。■型のＡｌｘＧａ＋−ｘＮ薄膜を形成する
場合には、ＤＥＺはサファイア基板５０に吹き付けられ
熱分解し、ドーパント元素は成長するＡｊ２ｘ Ｇａ
Ｉ−Ｘ Ｎにドーピングされて、■型のＡ ＩＩ Ｘ
Ｑ ａ ＋−ｘ Ｎが得られる。 次に本装置を用いて、ザファイア基板５０上に次のよう
にして結晶成長をおこなった。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した（０００１）
面を主面とする単結晶のザファイア基板５ｏをサセプタ
２０に装着する。次に、Ｈ２を３Ａ／分で、第１ガス管
２８及び第２ガス管２９及び外部管３５を介して導入ガ
ス管７０に流しながら、温度１１００℃でサファイア基
板５０を気相エッチングした。次に温度を４００℃まで
低下させて、第１ガス管２８からＨ２を１０ｌ／分、１
５℃のＴＭＡ中をパブリングしたＨ２を５０ｃｃ／分、
第２ガス管２９からＨ２を１０β／分、Ｎ Ｈ ３を１
０！／分で２分間供給した。 この成長工程で、第６図に示すように、Ａ！Ｎのバッフ
ァ層５１が約２５０八の厚さに形成された。 次に、ＴＭＡの供給を停止して、試料温度を１１５０℃
に保持し、第１ガス管２８からＨ２を１０ｌ／分、１５
℃のＴＭＧ中をパブリングしたＨ２を１００ ｃｃ／分
、第２ガス管２９からＨ２を１０β／分、Ｎ Ｉ−Ｉ３
を１０β／分で６０分間供給し、膜厚約７訓のＮ型のＧ
ａＮから成るＮ層５２を成長させた。 又、Ｎ型のＧａＮのＮ層の厚さと位置との関係を測定し
たが、ザファイア基板５０の上流側端部から下流側まで
膜厚は均一となった。 幅方向に対しても、上流側から下流側まで膜厚が均一と
なり、特に、下流側では良好な結晶及び膜厚が得られた
。 以上説明したように、導入ガス管７０をサファイア基板
５０の直ぐ横側まで導き、その吹出口７１を偏平にし、
上下（Ｚ軸）方向に所定の角度で揺動させることで、サ
ファイア基板５０上で場所依存性の少ないＧａＮの結晶
膜が得られることが分かった。
の構成図である。 石英管１０はその左端で○リング１５でシールされてフ
ランジ１４に当接し、緩衝材３８と固定具３９を用い、
ボル１・４６．４７とナット４８，４９等により数箇所
にてフランジ１４に固定されている。又、石英管１０の
右端は０リング４０でシールされてフランジ２７が螺子
締固定具４１．４２により固定されている。 石英管１０で囲われた内室１１には、反応管１２が配設
されている。その反応管１２の一端１３はフランジ１４
に固設された保持プレー１・１７で保持され、その他端
１６の底部１８は保持脚１９で石英管１０に保持されて
いる。 反応管１２の下流側には、ザセプタ２０を載置するＸ軸
に垂直な断面形状が長方形の試料載置室２１が一体的に
連設されている。その試料載置室２１の底部２２にザセ
プタ２０が載置される。そのサセプタ２０はＸ軸に垂直
な断面は長方形であるが、その上面２３はＸ軸に対して
緩やかにＺ軸正方向に傾斜している。そのザセプタ２０
の上面２３に試料、即ち、長方形のサファイア基板５０
が載置される。 ザセプタ２０には操作棒２６が接続されており、フラン
ジ２７を取り外してその操作棒２６により、ザファイア
基板５０を載置したサセプタ２０を試料載置室２１へ設
置したり、結晶成長の終わった時に、試料載置室２１か
らザセプタ２０を取り出せるようになっている。 又、反応管１２の上流側には、第１ガス管２８と第２ガ
ス管２９とが開口している。第１ガス管２８は第２ガス
管２９の内部にあり、それらの両管２８．２９は同軸状
に２重管構造をしている。 第２ガス管２９の周辺部には多数の穴３０が開けられて
おり、第２ガス管２９により導入されたガスはその穴３
０より吹出す。第１ガス管２８の第２ガス管２９で覆わ
れていない部分の周辺部には多数の穴３０が開けられて
おり、第１ガス管２８により導入された反応ガスはその
場所で、第２ガス管２９により導入されたガスと初めて
混合される。 その第１ガス管２８は第１７二ホールド３１に接続され
、第２ガス管２９は第２マニホーノレド３２に接続され
ている。そして、第１マユホールド３１にはキャリアガ
スの供給系統■とトリメチルガリウム（以下ｒＴＭＧＪ
と記す）の供給系統Ｊとトリメチルアルミニウム（以下
「ＴＭＡ」と記ず）の供給系統Ｋとジエチル亜鉛（以下
ｒＤＥ Ｚ」と記す）の供給系統Ｌとが接続され、第２
７ニホールド３２にはキャリアガスの供給系統■とＮＨ
３の供給系統Ｈとが接続されている。 又、上記のフランジ１４及び保持プレー１・１７を介し
て第２ガス管２９に対向した導入ガス管７０は反応ガス
の導入口７２を反応管１２の一端１３に０リング７６で
シールされてその吹出口７１を揺動自在に保持されてい
る。その導入ガス管７０の吹出口７１は試料載置室２１
の上流側部、即ち、サファイア基板５０の直ぐ左側Ａ位
置まで延設されている。 石英管１０の長軸（Ｘ軸）に垂直な導入ガス管７０の断
面は、第２図〜第４図に示すように、Ｘ軸方向での位置
によって異なり、導入ガス管７０の平面形状は第５図に
示すように下流側に移行するにつれ、幅が大きくなって
いる。即ち、反応ガスはＸ軸方向に流れるが、ガス流の
上流側では第２図に示すように、円形であり、下流側（
Ｘ軸正方向）に進むに従って、Ｙ軸方向を長軸とし、長
軸方向に拡大され、短軸方向に縮小された楕円形状とな
り、サセプタ２０を載置するやや上流側のＡ位置では、
即ち、吹出口７１は、第４図に示すように、上下（Ｚ軸
）方向に簿くＹ軸方向に長い偏平楕円形状よなっている
。吹出口７１ （第４図のＩＶ−ＩＶ矢視方向断面図）
のＹ軸方向の長さは７ｃｍであり、Ｚ軸方向の長さは１
．２ｃ＋ｎである。 次に、導入ガス管７０の吹出口７１の揺動手段は以下の
ように構成されている。 石英管１０にはシールを兼ねたガイド部材９６、反応管
１２にはガイド部材９７が設けられており、ロッド９５
はガイド部材９６．９７にガイドされ上下（Ｚ軸）方向
に摺動可能である。そのロツド９５の上方端は導入ガス
管７０の底部７３、下方端はロッド９５に直交して軸承
された偏心カム９４のカム面上に当接している。そして
、偏心カム９４はギャ９３、ギヤボックス９２等によっ
てモータ９１と連結されている。 このように構成された揺動手段においては、偏心カム９
４がモータ９１の回転によりギヤボックス９２及びギヤ
９３等を介してゆっくり回転される。すると、その偏心
カム９４のカム面上に沿ってロッド９５がガイド部材９
６，ガイド部材９７にガイドされて上下（Ｚ軸）方向に
摺動される。 このロッド９５の上下動により、導入ガス管７０の底部
７３が一定周期で押上げられ、その吹出口７１はサファ
イア基板５０に対して所定の角度量だけ上下（Ｚ軸）方
向に揺動される。 又、石英管１０の外周部には冷却水を循環させる冷却管
３３が形成され、その外回部には高周波電界を印加する
ための高周波コイル３４が配設されている。 又、反応管１２はフランジ１４を介して外部管３５と接
続されており、その外部管３５からはキャリアガスが導
入されるようになっている。 又、試料載置室２１には、側方から導入管３６がフラン
ジ１４を通過して外部から伸びており、その導入管３６
内に試料の温度を測定する熱電対４３とその導線４４．
４５が配設されており、試料温度を外部から測定できる
ように構成されている。 このような装置構成により、第１ガス管２８で導かれた
ＴＭＧとＴＭＡとＤＥＺとＨ２との混合ガスと、第２ガ
ス管２９で導かれたＮ Ｈ ３とＨ２との混合ガスがそ
れらの管の出口付近で混合され、その混合反応ガスは導
入ガス管７０によりサセプタ２０まで導かれ、サファイ
ア基板５０上のガス流が均一となって、場所依存性の少
ない結晶が得られる。 Ｎ型のＡβｘＧａ＋−ｘＮ薄膜を形成する場合には、Ｄ
ＥＺの供給を停止させて第１ガス管２８と第２ガス管２
９から混合ガスを流出させれば良く、■型のＡＡｘＧａ
＋−ｘＮ薄膜を形成する場合には、ＤＥＺを供給して第
１ガス管２８と第２ガス管２９とから混合ガスを流出さ
せれば良い。■型のＡｌｘＧａ＋−ｘＮ薄膜を形成する
場合には、ＤＥＺはサファイア基板５０に吹き付けられ
熱分解し、ドーパント元素は成長するＡｊ２ｘ Ｇａ
Ｉ−Ｘ Ｎにドーピングされて、■型のＡ ＩＩ Ｘ
Ｑ ａ ＋−ｘ Ｎが得られる。 次に本装置を用いて、ザファイア基板５０上に次のよう
にして結晶成長をおこなった。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した（０００１）
面を主面とする単結晶のザファイア基板５ｏをサセプタ
２０に装着する。次に、Ｈ２を３Ａ／分で、第１ガス管
２８及び第２ガス管２９及び外部管３５を介して導入ガ
ス管７０に流しながら、温度１１００℃でサファイア基
板５０を気相エッチングした。次に温度を４００℃まで
低下させて、第１ガス管２８からＨ２を１０ｌ／分、１
５℃のＴＭＡ中をパブリングしたＨ２を５０ｃｃ／分、
第２ガス管２９からＨ２を１０β／分、Ｎ Ｈ ３を１
０！／分で２分間供給した。 この成長工程で、第６図に示すように、Ａ！Ｎのバッフ
ァ層５１が約２５０八の厚さに形成された。 次に、ＴＭＡの供給を停止して、試料温度を１１５０℃
に保持し、第１ガス管２８からＨ２を１０ｌ／分、１５
℃のＴＭＧ中をパブリングしたＨ２を１００ ｃｃ／分
、第２ガス管２９からＨ２を１０β／分、Ｎ Ｉ−Ｉ３
を１０β／分で６０分間供給し、膜厚約７訓のＮ型のＧ
ａＮから成るＮ層５２を成長させた。 又、Ｎ型のＧａＮのＮ層の厚さと位置との関係を測定し
たが、ザファイア基板５０の上流側端部から下流側まで
膜厚は均一となった。 幅方向に対しても、上流側から下流側まで膜厚が均一と
なり、特に、下流側では良好な結晶及び膜厚が得られた
。 以上説明したように、導入ガス管７０をサファイア基板
５０の直ぐ横側まで導き、その吹出口７１を偏平にし、
上下（Ｚ軸）方向に所定の角度で揺動させることで、サ
ファイア基板５０上で場所依存性の少ないＧａＮの結晶
膜が得られることが分かった。
第１図は本発明の具体的な一実施例に係る気相成長装置
の構成図、第２図、第３図、第４図はその装置の導入ガ
ス管の断面図、第５図はその導入ガス管の平面図、第６
図はザファイア基板に成長ずる薄膜の構造を示した断面
図、第７図は改良前の気相成長装置の概略図、第８図は
その気相成長装置で成長させたＮ型ＧａＮ薄膜の幅方向
の膜厚の分布を測定した特性図である。 ■］ ■ Ｊ Ｌ 石英管 １２ 反応管 サセプタ ２１ 試料載置室 第１ガス管 ２９ 第２ガス管 サファイア基板 ＡＩ２Ｎハッファ層 ５ ２ −Ｎ層 導入ガス管 ７１ 吹出口 モータ ９４ 偏心カム ９５ ロッドＮＨ３の供給系
統 キャリアガスの供給系統 ＴＭＧの供給系統 Ｋ −Ｔ Ｍ Ａの供給系統ＤＥＺ
の供給系統
の構成図、第２図、第３図、第４図はその装置の導入ガ
ス管の断面図、第５図はその導入ガス管の平面図、第６
図はザファイア基板に成長ずる薄膜の構造を示した断面
図、第７図は改良前の気相成長装置の概略図、第８図は
その気相成長装置で成長させたＮ型ＧａＮ薄膜の幅方向
の膜厚の分布を測定した特性図である。 ■］ ■ Ｊ Ｌ 石英管 １２ 反応管 サセプタ ２１ 試料載置室 第１ガス管 ２９ 第２ガス管 サファイア基板 ＡＩ２Ｎハッファ層 ５ ２ −Ｎ層 導入ガス管 ７１ 吹出口 モータ ９４ 偏心カム ９５ ロッドＮＨ３の供給系
統 キャリアガスの供給系統 ＴＭＧの供給系統 Ｋ −Ｔ Ｍ Ａの供給系統ＤＥＺ
の供給系統
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 有機金属化合物ガスを用いた化合物半導体薄膜を気相成
長させる装置において、 化合物半導体薄膜の成長する基板まで、反応ガスを導く
導入ガス管を有し、 前記導入ガス管の前記基板に面する吹出口は、前記基板
の幅方向に沿って長く前記基板の高さ方向には短く偏平
させ、 前記導入ガス管の吹出口を前記基板の高さ方向に対して
所定の角度で揺動させる揺動手段を設けたことを特徴と
する気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1110963A JPH02291112A (ja) | 1989-04-29 | 1989-04-29 | 化合物半導体の気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1110963A JPH02291112A (ja) | 1989-04-29 | 1989-04-29 | 化合物半導体の気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02291112A true JPH02291112A (ja) | 1990-11-30 |
Family
ID=14548953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1110963A Pending JPH02291112A (ja) | 1989-04-29 | 1989-04-29 | 化合物半導体の気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02291112A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010225799A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Ricoh Co Ltd | 縦型ウエハ処理装置 |
| JP2015510691A (ja) * | 2012-01-30 | 2015-04-09 | クラッシック ダブリュビージー セミコンダクターズ エービーＣｌａｓｓｉｃ ＷＢＧ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＡＢ | 塩素化の化学系を用いたｃｖｄリアクタ内での炭化ケイ素結晶の成長 |
-
1989
- 1989-04-29 JP JP1110963A patent/JPH02291112A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010225799A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Ricoh Co Ltd | 縦型ウエハ処理装置 |
| JP2015510691A (ja) * | 2012-01-30 | 2015-04-09 | クラッシック ダブリュビージー セミコンダクターズ エービーＣｌａｓｓｉｃ ＷＢＧ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＡＢ | 塩素化の化学系を用いたｃｖｄリアクタ内での炭化ケイ素結晶の成長 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3026087B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法 | |
| JPS63188938A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法 | |
| JPS62188309A (ja) | 気相成長方法および装置 | |
| JPH04164895A (ja) | 半導体結晶膜の成長方法 | |
| JPS6065798A (ja) | 窒化ガリウム単結晶の成長方法 | |
| JP2733518B2 (ja) | 化合物半導体膜の気相成長装置 | |
| JPH02291112A (ja) | 化合物半導体の気相成長装置 | |
| JPH02291113A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置 | |
| JP2849642B2 (ja) | 化合物半導体の気相成長装置 | |
| JPH1174202A (ja) | 窒化ガリウム系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長装置並びに窒化ガリウム系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH02291111A (ja) | 化合物半導体の気相成長装置 | |
| JP3090145B2 (ja) | 化合物半導体の気相成長装置 | |
| JP2631286B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法 | |
| JP3472976B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体の成膜方法およびその装置 | |
| JP3534252B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| JP3112445B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置 | |
| JP2714802B2 (ja) | 有機金属化学気相反応装置 | |
| JPH0391922A (ja) | 化合物半導体の縦型超格子の形成方法 | |
| JPH11121801A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JPH0573251B2 (ja) | ||
| JP2732622B2 (ja) | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体の気相成長方法 | |
| JP2753832B2 (ja) | 第▲ｉｉｉ▼・ｖ族化合物半導体の気相成長法 | |
| JPH0235814Y2 (ja) | ||
| JPH11340153A (ja) | 化合物半導体の気相成長装置 | |
| JPS6217098A (ja) | 半導体薄膜気相成長装置 |