JPH02291114A - 化合物半導体膜の気相成長装置 - Google Patents
化合物半導体膜の気相成長装置Info
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- JPH02291114A JPH02291114A JP1110966A JP11096689A JPH02291114A JP H02291114 A JPH02291114 A JP H02291114A JP 1110966 A JP1110966 A JP 1110966A JP 11096689 A JP11096689 A JP 11096689A JP H02291114 A JPH02291114 A JP H02291114A
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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
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１Ｍ○ＶＰＥＪ
と記す）を用いて、窒化ガリウム系化合物半導体（ＡＡ
ＸＧａ，−ＸＮ ；Ｘ−０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ＩＪ５．結晶ウェハが容
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
ャル成長させることが行われている。 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（ＡＡ
ＸＧａ，−ＸＮ ；Ｘ−０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ＩＪ５．結晶ウェハが容
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
ャル成長させることが行われている。 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
定数の異なるザファイア基板に結晶成長させる場合には
、結晶成長が困難であるため、反応ガスの微妙な乱れが
直ちに格子欠陥につながる。 又、窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長の場合には
、成長温度が高いため■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、流速を増加させ
るこよが必要となる。 そこで、本発明者等は、第１４図に示すように、反応ガ
スの流速を増加させるために、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１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、或長ずる結晶の厚さ、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１５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、均一の厚さにはならなかった
。 本発明は、上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、
サ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。
定数の異なるザファイア基板に結晶成長させる場合には
、結晶成長が困難であるため、反応ガスの微妙な乱れが
直ちに格子欠陥につながる。 又、窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長の場合には
、成長温度が高いため■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、流速を増加させ
るこよが必要となる。 そこで、本発明者等は、第１４図に示すように、反応ガ
スの流速を増加させるために、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１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、或長ずる結晶の厚さ、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１５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、均一の厚さにはならなかった
。 本発明は、上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、
サ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ための発明の構成は、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、反応ガスを化合物半導体薄膜の成長する基板
の上部まで導く導入管を有し、その導入管は、反応ガス
流の下流側で前記基板を載置するサセプタを内部に収納
する試料載置室と、前記基板の側方から反応ガスを基板
上に吹出し、断面形状が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している絞り部と、前記基
板の上部に位置し、前記絞り部における高さ方向の幅に
略等しい間隙又は反応ガスの下流に向かって狭くなる間
隙で、前記基板を上部から様に覆い反応ガスを前記基板
表面に沿って案内する案内部とを有し、前記試料載置室
に収納された前記サセプタを回転させる回転手段とを有
することを特徴とする。 本装置は、特に、ザファイア基板上に窒化ガリウム系化
合物半導体（Ａ６ｘ Ｇａ＋−ｘ Ｎ ；Ｘ＝０を含む
）を気相成長させる装置に最適である。
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、反応ガスを化合物半導体薄膜の成長する基板
の上部まで導く導入管を有し、その導入管は、反応ガス
流の下流側で前記基板を載置するサセプタを内部に収納
する試料載置室と、前記基板の側方から反応ガスを基板
上に吹出し、断面形状が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している絞り部と、前記基
板の上部に位置し、前記絞り部における高さ方向の幅に
略等しい間隙又は反応ガスの下流に向かって狭くなる間
隙で、前記基板を上部から様に覆い反応ガスを前記基板
表面に沿って案内する案内部とを有し、前記試料載置室
に収納された前記サセプタを回転させる回転手段とを有
することを特徴とする。 本装置は、特に、ザファイア基板上に窒化ガリウム系化
合物半導体（Ａ６ｘ Ｇａ＋−ｘ Ｎ ；Ｘ＝０を含む
）を気相成長させる装置に最適である。
結晶成長の基板はサセプタに載置され、そのサセプタは
導入管の下流側に形成された試料載置室に収納される。 反応ガスは導入管により基板の側方まで案内される。そ
して、導入管の絞り部の断面形状は、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ており、その
絞り部から反応ガスが基板上に側方から吹出される。そ
して、基板表面の上方には、絞り部における高さ方向の
幅に略等しい間隙又は反応ガスの下流に向かって狭くな
る間隙で、基板を上部から一様に覆い反応ガスを基板表
面に沿って案内する案内部が形成されているので、絞り
部から基板上に側方から吹出された反応ガスは基板表面
に沿って均一に流れる。 一方、基板を載置したサセプタは回転手段により結晶成
長の間、回転されるので、より場所依存性のない均質な
結晶が得られる。
導入管の下流側に形成された試料載置室に収納される。 反応ガスは導入管により基板の側方まで案内される。そ
して、導入管の絞り部の断面形状は、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ており、その
絞り部から反応ガスが基板上に側方から吹出される。そ
して、基板表面の上方には、絞り部における高さ方向の
幅に略等しい間隙又は反応ガスの下流に向かって狭くな
る間隙で、基板を上部から一様に覆い反応ガスを基板表
面に沿って案内する案内部が形成されているので、絞り
部から基板上に側方から吹出された反応ガスは基板表面
に沿って均一に流れる。 一方、基板を載置したサセプタは回転手段により結晶成
長の間、回転されるので、より場所依存性のない均質な
結晶が得られる。
上記のように、導入管、導入管の絞り部及び導入管の案
内部の作用により、導入管の試料載置室に置かれた基板
上における反応ガスは、基板の幅方向と反応ガスの流れ
る方向において、一様、均質となる。更に、基板は回転
されているので、より場所依存性のない良質な化合物半
導体の結晶が得られる。
内部の作用により、導入管の試料載置室に置かれた基板
上における反応ガスは、基板の幅方向と反応ガスの流れ
る方向において、一様、均質となる。更に、基板は回転
されているので、より場所依存性のない良質な化合物半
導体の結晶が得られる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明ずる。
第１図において、石英管１０はその左端でＯ ＩＪンク
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｝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Ｏリング４０でシールされて
フランジ２７に螺子締固定具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、反応ガスを導く導
入管であるライナー管１２が配設されている。そのライ
ナー管１２の一端１３はフランジ１４に固設された保持
プレート１７で保持され、その他端１６の底部１８は保
持脚１９で石英管ＩＯに保持されている。そして、ライ
ナー管１２はＺ方向に傾斜している。 石英管１０の長軸（Ｘ軸）に垂直なライナー管１２の断
面は、第２図〜第５図に示すように、Ｘ軸方向での位置
によって異なり、その平面形状は第６図に示すように下
流側に進行するにつれ拡大されている。即ち、反応ガス
はＸ軸方向に流れるが、ライナー管１２の断面は、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」二流側のＡ位置で
は第４図に示すように上下方向（Ｚ軸）方向に薄くＹ軸
方向に長い偏平楕円形状となっている。Ａ位置における
ＩＶ−ＩＶ矢視方向断面図における開口部のＹ軸方向の
長さは７．０ｃｍであり、Ｚ軸方向の長さは１．２ｃｍ
である。このＡ位置がライナー管１２の絞り部を構成し
ている。その絞り部から吹出される反応ガスはザファイ
ア基板５０に対して２〜４５度の範囲で入射している。 特に、反応ガスのザファイア基板５０に対する入射角は
、成長速度及び均一な流れを考慮して５〜１０度の範囲
が好ましい。 ライナー管１２の下流側には、サセプタ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にサセプタ２
０が収納される。そのサセプタ２０はＸ軸に垂直な断面
は長方形であり、その上面２３は水平である。そのサセ
プタ２０の上面２３に試料、即ち、長方形のサファイア
基板５０が載置されるが、そのサファイア基板５０とそ
れに面するライナー管１２の上部管壁２４との間隙は下
流程狭くなっており、サファイア基板５ｏの上流部で１
２ｍｍ，下流部で４ ｍｍである。この上部管壁２４と
間隙とで案内部が形成されている。 又、サセプタ２０には底面に回転棒８０が接続されてお
り、その回転棒８０は、ライナー管１２の底部１８を嵌
通し、シール型の軸受８３で軸支されて、石英管１０の
外部で減速機構８１を介してモータ８２に接続されてい
る。そして、モータ８２の回転により、サセプタ２０は
回転され、基板５０は結晶成長の間、回転できるように
なっている。 又、ライナー管１２の上流側には、第１ガス管２８よ第
２ガス管２９よが開口している。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１ガス管２８の第２ガ
ス管２９から突出した部分の周辺部には多数の穴３０が
開けられており、又第２ガス管２９にも多数の穴３０が
開けられている。そして、第１ガス管２８により導入さ
れた反応ガスはライナー管１２内へ吹出し、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マニホールド３２に接続されて
いる。そして、第１７二ホールド３ｌにはキャリアガス
の供給系統■吉｝−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
ｒＴＭＡＪと記す）の供給系統Ｋとジエチル亜鉛（以下
ｒＤＥＺ」と記す）の供給系統Ｌとが接続され、第２７
二ホールド３２にはＮ Ｈ ３の供給系統Ｈとキャリア
ガスの供給系統Ｉとが接続されている。 又、石英管１０の外周部には冷却水を循環さぜる冷却管
３３が形成され、その外周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、ライナー管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
と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ＮＨ３とＨ２との混合ガスがそれ
らの管の出日付近で混合され、その混合反応ガスはライ
ナー管１２により試料載置室２１へ導かれ、ザファイア
基板５０とライナー管１２の上部管壁２４との間で形成
された間隙を通過する。この時、サファイア基板５０上
の反応ガスの流れは、Ａ位置における絞り部の作用によ
りＹ方向に均一化され、サファイア基板５０を覆う上部
管壁２４による案内部の作用により、Ｘ方向にも均一化
された層流となる。この結果、基板上での場所依存性の
少ない良質な結晶が成長する。 Ｎ型のＡＡｘＧａ＋−ｘＮ薄膜を形成する場合には、Ｄ
ＥＺの供給を停止して第１ガス管２８と第２ガス管２９
から混合ガスを流出させれば良く、■型のＡＡＸＧａ，
．Ｎ薄膜を形戊する場合には、ＤＥＺを供給して第１ガ
ス管２８と第２ガス管２９とからそれぞれの混合ガスを
流出させれば良い。 ■型のＡＥｘ Ｇａ＋ Ｘ Ｎ薄膜を形戊する場合には
、ＤＥＺはザファイア基板５０に吹き付けられ熱分解し
、ドーパン１・元素は成長するＡβＸＧａＮにドーピン
グされて、■型のＡβｘＧａ＋−ｘＮが得られる。 次に本装置を用いて、サファイア基板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サファイア基板５０をサセプタ
２０に装着する。次に、サセプタ２０を３〜２Ｏｒｐｍ
で結晶成長が終了するまで回転させた状態で、Ｈ２を３
β／分で、第１ガス管２８及び第２ガス管２９及び外部
管３５を介してライナー管１２に流しながら、温度１１
００℃でザファイア基板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、−１５℃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１０
ｌ／分、Ｎ Ｈ ３を１０ｐ／分で２分間供給した。 この成長工程で、第７図に示すように、ＡＡＮのバッフ
ァ層５１が約２５０人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１０ｌ／分、ＮＨ３を１０
β／分で６０分間供給し、膜厚約７犀のＮ型のＧａＮか
ら成るＮ層５２を成長させた。 このＮ層５２のＳＥＭ像及び旧ＩＥＩＥＤ像を測定した
。 その結果を第８図、第９図に示す。 又、Ｎ型のＧａＮのＮ層の厚さと位置との関係を測定し
た。その結果を！＜１０図、第１１図に示す。第１０図
から分るように、ザファイア基板５０のガス流の流れる
方向であるＸ方向において、厚さの均一な結晶が得られ
た。 幅方向（Ｙ方向）に対しても、第１１図に示すように、
均一な厚さの結晶が得られた。 このことから、サファイア基板５０の上の全位置で厚さ
が均一なＧａＮの結晶膜が得られたことが分る。 尚、サセプタ２０を回転しないで成長させたＮ層５２は
、第１２図に概略的に示すように、反応ガス流の幅方向
に対して、結晶の不均一性がみられた。ところが、サセ
プタ２０を回転させてＮ層を成長させた場合には、第１
３図に概略的に示すように透明ミラー面Ｂが得られ、良
質な結晶部分が拡大しているのが分る。
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｝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Ｏリング４０でシールされて
フランジ２７に螺子締固定具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、反応ガスを導く導
入管であるライナー管１２が配設されている。そのライ
ナー管１２の一端１３はフランジ１４に固設された保持
プレート１７で保持され、その他端１６の底部１８は保
持脚１９で石英管ＩＯに保持されている。そして、ライ
ナー管１２はＺ方向に傾斜している。 石英管１０の長軸（Ｘ軸）に垂直なライナー管１２の断
面は、第２図〜第５図に示すように、Ｘ軸方向での位置
によって異なり、その平面形状は第６図に示すように下
流側に進行するにつれ拡大されている。即ち、反応ガス
はＸ軸方向に流れるが、ライナー管１２の断面は、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」二流側のＡ位置で
は第４図に示すように上下方向（Ｚ軸）方向に薄くＹ軸
方向に長い偏平楕円形状となっている。Ａ位置における
ＩＶ−ＩＶ矢視方向断面図における開口部のＹ軸方向の
長さは７．０ｃｍであり、Ｚ軸方向の長さは１．２ｃｍ
である。このＡ位置がライナー管１２の絞り部を構成し
ている。その絞り部から吹出される反応ガスはザファイ
ア基板５０に対して２〜４５度の範囲で入射している。 特に、反応ガスのザファイア基板５０に対する入射角は
、成長速度及び均一な流れを考慮して５〜１０度の範囲
が好ましい。 ライナー管１２の下流側には、サセプタ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にサセプタ２
０が収納される。そのサセプタ２０はＸ軸に垂直な断面
は長方形であり、その上面２３は水平である。そのサセ
プタ２０の上面２３に試料、即ち、長方形のサファイア
基板５０が載置されるが、そのサファイア基板５０とそ
れに面するライナー管１２の上部管壁２４との間隙は下
流程狭くなっており、サファイア基板５ｏの上流部で１
２ｍｍ，下流部で４ ｍｍである。この上部管壁２４と
間隙とで案内部が形成されている。 又、サセプタ２０には底面に回転棒８０が接続されてお
り、その回転棒８０は、ライナー管１２の底部１８を嵌
通し、シール型の軸受８３で軸支されて、石英管１０の
外部で減速機構８１を介してモータ８２に接続されてい
る。そして、モータ８２の回転により、サセプタ２０は
回転され、基板５０は結晶成長の間、回転できるように
なっている。 又、ライナー管１２の上流側には、第１ガス管２８よ第
２ガス管２９よが開口している。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１ガス管２８の第２ガ
ス管２９から突出した部分の周辺部には多数の穴３０が
開けられており、又第２ガス管２９にも多数の穴３０が
開けられている。そして、第１ガス管２８により導入さ
れた反応ガスはライナー管１２内へ吹出し、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マニホールド３２に接続されて
いる。そして、第１７二ホールド３ｌにはキャリアガス
の供給系統■吉｝−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
ｒＴＭＡＪと記す）の供給系統Ｋとジエチル亜鉛（以下
ｒＤＥＺ」と記す）の供給系統Ｌとが接続され、第２７
二ホールド３２にはＮ Ｈ ３の供給系統Ｈとキャリア
ガスの供給系統Ｉとが接続されている。 又、石英管１０の外周部には冷却水を循環さぜる冷却管
３３が形成され、その外周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、ライナー管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
と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ＮＨ３とＨ２との混合ガスがそれ
らの管の出日付近で混合され、その混合反応ガスはライ
ナー管１２により試料載置室２１へ導かれ、ザファイア
基板５０とライナー管１２の上部管壁２４との間で形成
された間隙を通過する。この時、サファイア基板５０上
の反応ガスの流れは、Ａ位置における絞り部の作用によ
りＹ方向に均一化され、サファイア基板５０を覆う上部
管壁２４による案内部の作用により、Ｘ方向にも均一化
された層流となる。この結果、基板上での場所依存性の
少ない良質な結晶が成長する。 Ｎ型のＡＡｘＧａ＋−ｘＮ薄膜を形成する場合には、Ｄ
ＥＺの供給を停止して第１ガス管２８と第２ガス管２９
から混合ガスを流出させれば良く、■型のＡＡＸＧａ，
．Ｎ薄膜を形戊する場合には、ＤＥＺを供給して第１ガ
ス管２８と第２ガス管２９とからそれぞれの混合ガスを
流出させれば良い。 ■型のＡＥｘ Ｇａ＋ Ｘ Ｎ薄膜を形戊する場合には
、ＤＥＺはザファイア基板５０に吹き付けられ熱分解し
、ドーパン１・元素は成長するＡβＸＧａＮにドーピン
グされて、■型のＡβｘＧａ＋−ｘＮが得られる。 次に本装置を用いて、サファイア基板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サファイア基板５０をサセプタ
２０に装着する。次に、サセプタ２０を３〜２Ｏｒｐｍ
で結晶成長が終了するまで回転させた状態で、Ｈ２を３
β／分で、第１ガス管２８及び第２ガス管２９及び外部
管３５を介してライナー管１２に流しながら、温度１１
００℃でザファイア基板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、−１５℃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１０
ｌ／分、Ｎ Ｈ ３を１０ｐ／分で２分間供給した。 この成長工程で、第７図に示すように、ＡＡＮのバッフ
ァ層５１が約２５０人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１０ｌ／分、ＮＨ３を１０
β／分で６０分間供給し、膜厚約７犀のＮ型のＧａＮか
ら成るＮ層５２を成長させた。 このＮ層５２のＳＥＭ像及び旧ＩＥＩＥＤ像を測定した
。 その結果を第８図、第９図に示す。 又、Ｎ型のＧａＮのＮ層の厚さと位置との関係を測定し
た。その結果を！＜１０図、第１１図に示す。第１０図
から分るように、ザファイア基板５０のガス流の流れる
方向であるＸ方向において、厚さの均一な結晶が得られ
た。 幅方向（Ｙ方向）に対しても、第１１図に示すように、
均一な厚さの結晶が得られた。 このことから、サファイア基板５０の上の全位置で厚さ
が均一なＧａＮの結晶膜が得られたことが分る。 尚、サセプタ２０を回転しないで成長させたＮ層５２は
、第１２図に概略的に示すように、反応ガス流の幅方向
に対して、結晶の不均一性がみられた。ところが、サセ
プタ２０を回転させてＮ層を成長させた場合には、第１
３図に概略的に示すように透明ミラー面Ｂが得られ、良
質な結晶部分が拡大しているのが分る。
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、第５図はその装置
のライナー管の断面図、第６図はそのライナー管の平面
図、第７図はサファイア基板に成長する薄膜の構造を示
した断面図、第８図、第９図は成長したＮ型ＧａＮ＃膜
の顕微鏡（Ｓ［！Ｍ）による結晶構造を示した写真、及
びＲＩＩＥＥＤによる結晶構造を示した写真、第１０図
はＮ型ＧａＮ薄膜のガス流方向に対する膜厚の分布を測
定した特性図、第１１図はＮ型ＧａＮ薄膜のガス流方向
に垂直な幅方向の膜厚の分布を測定した特性図、第１２
図は基板を回転せずに成長させたＮ型ＧａＮ薄膜表面の
結晶構造を概略的に示した構造図、第１３図は基板を回
転して成長させたＮ型ＧａＮ薄膜表面の結晶構造を概略
的に示した構造図、第１４図は改良前の気相成長装置の
概略図、第１５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。 １０ 石英管 １２ ライナー管 ２０ サセプタ ２１ 試料載置室 ２８ 第１ガス管 ２９ 第２ガス管 ５０ ザファイア基板 ５ １ −Ａ ｊ２ Ｎバッファ層 Ｎ層 ８０ 回転棒 ＮＨ３の供給系統 キャリアガスの供給系統 ＴＭＧの供給系統 Ｋ ＤＥＺの供給系統 モータ ＴＭＡの供給系統
の構成図、第２図、第３図、第４図、第５図はその装置
のライナー管の断面図、第６図はそのライナー管の平面
図、第７図はサファイア基板に成長する薄膜の構造を示
した断面図、第８図、第９図は成長したＮ型ＧａＮ＃膜
の顕微鏡（Ｓ［！Ｍ）による結晶構造を示した写真、及
びＲＩＩＥＥＤによる結晶構造を示した写真、第１０図
はＮ型ＧａＮ薄膜のガス流方向に対する膜厚の分布を測
定した特性図、第１１図はＮ型ＧａＮ薄膜のガス流方向
に垂直な幅方向の膜厚の分布を測定した特性図、第１２
図は基板を回転せずに成長させたＮ型ＧａＮ薄膜表面の
結晶構造を概略的に示した構造図、第１３図は基板を回
転して成長させたＮ型ＧａＮ薄膜表面の結晶構造を概略
的に示した構造図、第１４図は改良前の気相成長装置の
概略図、第１５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。 １０ 石英管 １２ ライナー管 ２０ サセプタ ２１ 試料載置室 ２８ 第１ガス管 ２９ 第２ガス管 ５０ ザファイア基板 ５ １ −Ａ ｊ２ Ｎバッファ層 Ｎ層 ８０ 回転棒 ＮＨ３の供給系統 キャリアガスの供給系統 ＴＭＧの供給系統 Ｋ ＤＥＺの供給系統 モータ ＴＭＡ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、 反応ガスを化合物半導体薄膜の成長する基板の上部まで
導く導入管を有し、 その導入管は、反応ガス流の下流側で前記基板を載置す
るサセプタを内部に収納する試料載置室と、 前記基板の側方から反応ガスを基板上に吹出し、断面形
状が基板の幅方向に沿って長く前記基板の高さ方向には
短く偏平している絞り部と、 前記基板の上部に位置し、前記絞り部における高さ方向
の幅に略等しい間隙又は反応ガスの下流に向かって狭く
なる間隙で、前記基板を上部から一様に覆い反応ガスを
前記基板表面に沿って案内する案内部とを有し、 前記試料載置室に収納された前記サセプタを回転させる
回転手段と を有することを特徴とする化合物半導体の気相成長装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096689A JP2733518B2 (ja) | 1989-04-29 | 1989-04-29 | 化合物半導体膜の気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096689A JP2733518B2 (ja) | 1989-04-29 | 1989-04-29 | 化合物半導体膜の気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02291114A true JPH02291114A (ja) | 1990-11-30 |
| JP2733518B2 JP2733518B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=14549023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11096689A Expired - Lifetime JP2733518B2 (ja) | 1989-04-29 | 1989-04-29 | 化合物半導体膜の気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2733518B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002261021A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Japan Pionics Co Ltd | 気相成長装置及び気相成長方法 |
| JP2004288899A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法および基板処理装置 |
| EP1882757A1 (en) * | 2006-07-05 | 2008-01-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metal organic chemical vapor deposition equipment |
| JP2008153357A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 気相成長装置 |
| JP2008244443A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-10-09 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
| EP2062996A2 (en) | 2007-11-21 | 2009-05-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metalorganic chemical vapor deposition reactor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101574948B1 (ko) | 2014-04-10 | 2015-12-07 | 주식회사 테스 | 공정가스의 흐름조정장치 |
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| JPS61186288A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-19 | Nec Corp | 炭化珪素化合物半導体の気相エピタキシヤル成長装置 |
| JPS61158947U (ja) * | 1985-03-26 | 1986-10-02 | ||
| JPS62191493A (ja) * | 1985-12-17 | 1987-08-21 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 半導体物質の気相エピタキシヤル成長法 |
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| JPS62297296A (ja) * | 1986-06-18 | 1987-12-24 | Fujitsu Ltd | 気相成長方法 |
| JPS63188937A (ja) * | 1987-01-31 | 1988-08-04 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置 |
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| JPS63215043A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-07 | Fujitsu Ltd | 気相エピタキシヤル成長装置 |
| JPS6490521A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-07 | Daiwa Handotai Sochi Kk | Cvd system |
-
1989
- 1989-04-29 JP JP11096689A patent/JP2733518B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (10)
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| EP1882757A1 (en) * | 2006-07-05 | 2008-01-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metal organic chemical vapor deposition equipment |
| US8906162B2 (en) | 2006-07-05 | 2014-12-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metal organic chemical vapor deposition equipment |
| JP2008153357A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 気相成長装置 |
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| EP2062996A2 (en) | 2007-11-21 | 2009-05-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metalorganic chemical vapor deposition reactor |
| EP2062996A3 (en) * | 2007-11-21 | 2010-08-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metalorganic chemical vapor deposition reactor |
| US8920565B2 (en) | 2007-11-21 | 2014-12-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metalorganic chemical vapor deposition reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2733518B2 (ja) | 1998-03-30 |
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