JPH04261016A - 気相成長装置およびその成長方法 - Google Patents
気相成長装置およびその成長方法Info
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- JPH04261016A JPH04261016A JP1138891A JP1138891A JPH04261016A JP H04261016 A JPH04261016 A JP H04261016A JP 1138891 A JP1138891 A JP 1138891A JP 1138891 A JP1138891 A JP 1138891A JP H04261016 A JPH04261016 A JP H04261016A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上にＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を成長させる気相成長装置およびその成長
方法に関する。
化合物半導体を成長させる気相成長装置およびその成長
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を単結晶基板
上にエピタキシャル成長させる方法として、気相エピタ
キシャル成長法（以下ＶＰＥと呼ぶ）、有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシャル成長法（Ｍ
ＢＥ）などが知られている。ＩＩＩ族原料を気体状態で
あるハロゲン化物とし、Ｖ族元素を気体状態である水素
物として用いて、水素などをキャリヤガスとして反応容
器に輸送して、基板上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成
長させるハイドライドＶＰＥ法は、比較的容易に高純度
かつ良質な結晶膜が得られることから、ＧａＡｓ，Ｇａ
Ｐ，ＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体デバイスの作
製に広く応用されている。
上にエピタキシャル成長させる方法として、気相エピタ
キシャル成長法（以下ＶＰＥと呼ぶ）、有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシャル成長法（Ｍ
ＢＥ）などが知られている。ＩＩＩ族原料を気体状態で
あるハロゲン化物とし、Ｖ族元素を気体状態である水素
物として用いて、水素などをキャリヤガスとして反応容
器に輸送して、基板上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成
長させるハイドライドＶＰＥ法は、比較的容易に高純度
かつ良質な結晶膜が得られることから、ＧａＡｓ，Ｇａ
Ｐ，ＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体デバイスの作
製に広く応用されている。
【０００３】また、ＩＩＩ族元素とＶ族元素を時間的に
別々に供給し、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体をＩＩＩ族原
子を積層し、Ｖ族原子を積層し、それを繰り返すことに
より、１／２原子層づつ成長する、いわゆる原子層エピ
タキシャル（ＡＬＥ）は、ＩＩＩ族原料およびＶ族原料
が基板に到達する前に気相中で反応することがないため
、成長温度としては比較的低温において単結晶基板上に
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長できることが知られて
いる。
別々に供給し、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体をＩＩＩ族原
子を積層し、Ｖ族原子を積層し、それを繰り返すことに
より、１／２原子層づつ成長する、いわゆる原子層エピ
タキシャル（ＡＬＥ）は、ＩＩＩ族原料およびＶ族原料
が基板に到達する前に気相中で反応することがないため
、成長温度としては比較的低温において単結晶基板上に
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長できることが知られて
いる。
【０００４】この様な原子層エピタキシャルにおいては
、たとえば、ＩＩＩ族原子を積層する際には、ＩＩＩ族
原子が１原子層積層した状態で安定である必要がある。 Ｖ族原子についても同様である。その状況を実現するた
めの１つの方法として、反応容器内へ送る原料ガスを交
互に供給する方法がある。
、たとえば、ＩＩＩ族原子を積層する際には、ＩＩＩ族
原子が１原子層積層した状態で安定である必要がある。 Ｖ族原子についても同様である。その状況を実現するた
めの１つの方法として、反応容器内へ送る原料ガスを交
互に供給する方法がある。
【０００５】図３にその装置の概要を示す。図は通常の
ハイドライドＶＰＥ装置の概略を示している。図におい
て、１は第１の反応容器で、この内に第２の反応容器２
が開口し、この第２の反応容器内にＩｎ金属３が収めら
れている。４はＩｎＰ基板、５は基板ホルダ、６は加熱
装置を示す。ＭＦＣ１，ＭＦＣ２は夫々マスフロコント
ローラを示すもので、夫々配管７，８を通して、反応容
器１，２に連通している。次に動作について説明すると
、マスフロコントローラＭＦＣ１に流すガスをＰＨ３
と水素の混合ガスとすることにより、反応容器１内にＰ
Ｈ３ を導入する。またマスフロコントローラＭＦＣ１
に流すガスを水素のみとすることにより、反応容器１内
のＰＨ３ をパージする。ＩｎＣｌについては、マスフ
ロコントローラＭＦＣ２に流すガスをＨＣｌと水素の混
合物とすることにより、加熱装置６によって７００〜８
００℃に保持されたＩｎ金属と反応して、ＩｎＣｌを反
応容器１内に送る。パージについては、マスフロコント
ローラＭＦＣ２に流すガスを水素のみとすることにより
行う。
ハイドライドＶＰＥ装置の概略を示している。図におい
て、１は第１の反応容器で、この内に第２の反応容器２
が開口し、この第２の反応容器内にＩｎ金属３が収めら
れている。４はＩｎＰ基板、５は基板ホルダ、６は加熱
装置を示す。ＭＦＣ１，ＭＦＣ２は夫々マスフロコント
ローラを示すもので、夫々配管７，８を通して、反応容
器１，２に連通している。次に動作について説明すると
、マスフロコントローラＭＦＣ１に流すガスをＰＨ３
と水素の混合ガスとすることにより、反応容器１内にＰ
Ｈ３ を導入する。またマスフロコントローラＭＦＣ１
に流すガスを水素のみとすることにより、反応容器１内
のＰＨ３ をパージする。ＩｎＣｌについては、マスフ
ロコントローラＭＦＣ２に流すガスをＨＣｌと水素の混
合物とすることにより、加熱装置６によって７００〜８
００℃に保持されたＩｎ金属と反応して、ＩｎＣｌを反
応容器１内に送る。パージについては、マスフロコント
ローラＭＦＣ２に流すガスを水素のみとすることにより
行う。
【０００６】図４に、ガス切替方法の状態を示す。図４
の（ａ）図はマスフロコントローラＭＦＣ１におけるＰ
Ｈ３ の濃度を、図４（ｂ）図はマスフロコントローラ
ＭＦＣ２におけるＨＣｌ濃度を示す。配管内は、時間に
対して、このように意図した矩形的な濃度が得られてい
ると考えられる。しかし、基板直上の気相の濃度は、反
応容器内での原料の拡散等により、矩形的な濃度分布は
得られない。図４の（ｃ）図に、４重極質量分析装置を
用いて測定した、ＩｎＣｌ濃度を示す。横軸は時間、縦
軸はＩｎＣｌの値の対数をとってある。ＨＣｌ濃度に同
期して、ＩｎＣｌ濃度は変化している。しかしながら、
ＨＣｌを切った後も時間に対して、ある時定数をもって
、指数関数的に減少していることがわかる。これは、Ｉ
ｎＣｌを生成するＩｎ金属容器内の容量および反応容器
の容量が大きいため、マスフロコントローラＭＦＣでガ
スを切り換えても、直ちに基板直上の気相濃度が変化し
ないためと考えられる。原子層エピタキシャル成長にお
いては、ＩＩＩ族原子（ここではＩｎＣｌ）を表面につ
けた後、Ｖ族原料（ここではＰＨ３ ）を供給するわけ
であるが、ＩＩＩ族原料が気相中にある内に、Ｖ族原料
が導入されると、気相中でＩｎＣｌ＋ＰＨ３ →ＩｎＰ
＋ＨＣｌ＋Ｈ２ の反応が進行し、意図しないＩｎＰが
析出する。それを防ぐ為には、十分な気相中のＩｎＣｌ
パージを行った後にＰＨ３ を導入するという方法が取
られている。
の（ａ）図はマスフロコントローラＭＦＣ１におけるＰ
Ｈ３ の濃度を、図４（ｂ）図はマスフロコントローラ
ＭＦＣ２におけるＨＣｌ濃度を示す。配管内は、時間に
対して、このように意図した矩形的な濃度が得られてい
ると考えられる。しかし、基板直上の気相の濃度は、反
応容器内での原料の拡散等により、矩形的な濃度分布は
得られない。図４の（ｃ）図に、４重極質量分析装置を
用いて測定した、ＩｎＣｌ濃度を示す。横軸は時間、縦
軸はＩｎＣｌの値の対数をとってある。ＨＣｌ濃度に同
期して、ＩｎＣｌ濃度は変化している。しかしながら、
ＨＣｌを切った後も時間に対して、ある時定数をもって
、指数関数的に減少していることがわかる。これは、Ｉ
ｎＣｌを生成するＩｎ金属容器内の容量および反応容器
の容量が大きいため、マスフロコントローラＭＦＣでガ
スを切り換えても、直ちに基板直上の気相濃度が変化し
ないためと考えられる。原子層エピタキシャル成長にお
いては、ＩＩＩ族原子（ここではＩｎＣｌ）を表面につ
けた後、Ｖ族原料（ここではＰＨ３ ）を供給するわけ
であるが、ＩＩＩ族原料が気相中にある内に、Ｖ族原料
が導入されると、気相中でＩｎＣｌ＋ＰＨ３ →ＩｎＰ
＋ＨＣｌ＋Ｈ２ の反応が進行し、意図しないＩｎＰが
析出する。それを防ぐ為には、十分な気相中のＩｎＣｌ
パージを行った後にＰＨ３ を導入するという方法が取
られている。
【０００７】また、上記ＡＬＥ成長でなくとも、ＶＰＥ
成長において、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ等のヘテロ接合
を成長させようとした場合においても、原料ガスの切替
に時間を要し、急峻なヘテロ界面が形成できないという
問題があった。
成長において、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ等のヘテロ接合
を成長させようとした場合においても、原料ガスの切替
に時間を要し、急峻なヘテロ界面が形成できないという
問題があった。
【０００８】また、反応容器２に供給する塩酸濃度が変
化するため、その過渡期において、Ｉｎ＋ＨＣｌ→Ｉｎ
Ｃｌ＋１／２Ｈ２ 反応条件が変化し、生成されるＩｎ
Ｃｌが不安定になるという欠点を有していた。
化するため、その過渡期において、Ｉｎ＋ＨＣｌ→Ｉｎ
Ｃｌ＋１／２Ｈ２ 反応条件が変化し、生成されるＩｎ
Ｃｌが不安定になるという欠点を有していた。
【０００９】また、ヘテロ接合形成にあたっては、ガス
の切替時間がかかるために、その界面の組成が徐々にず
れ、意図する急峻な界面構造ができなかったという問題
点があった。
の切替時間がかかるために、その界面の組成が徐々にず
れ、意図する急峻な界面構造ができなかったという問題
点があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記の様に、従来の技
術では、意図したＡＬＥ成長半導体結晶を得るためには
、ＩＩＩ族原料を供給を停止した後、十分ＩＩＩ族原料
濃度が減少した後でなければ、ＰＨ３ を供給すること
ができなかった。そのため、成長時間がかかるという問
題点があった。また逆にいえば、同一時間で成長した膜
の結晶品質が悪くなるという問題点があった。本発明は
上記の欠点を改善するために提案されたもので、その目
的は、反応容器内の濃度減少を速くし、成長時間を短く
する、あるいは同一時間に成長した膜の結晶品質を向上
させることにある。また、ヘテロ接合形成時に、ガス切
替時間を短縮し、急峻な界面構造を得ることにある。
術では、意図したＡＬＥ成長半導体結晶を得るためには
、ＩＩＩ族原料を供給を停止した後、十分ＩＩＩ族原料
濃度が減少した後でなければ、ＰＨ３ を供給すること
ができなかった。そのため、成長時間がかかるという問
題点があった。また逆にいえば、同一時間で成長した膜
の結晶品質が悪くなるという問題点があった。本発明は
上記の欠点を改善するために提案されたもので、その目
的は、反応容器内の濃度減少を速くし、成長時間を短く
する、あるいは同一時間に成長した膜の結晶品質を向上
させることにある。また、ヘテロ接合形成時に、ガス切
替時間を短縮し、急峻な界面構造を得ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は基板を設置した第１の反応容器と、前記第
１の反応容器に開口する第２の反応容器と、前記第２の
反応容器に供給されるガスの流量を制御できる機構を有
する装置において、前記第２の反応容器の、第１の反応
容器への開口部側に配管を設け、この配管において第２
の反応容器に近いポイントＡと遠いポイントＢにそれぞ
れ第１の配管と第２の配管を連結し、前記第１の配管の
他端は流量調整機構を介して排気側に連結され、前記第
２の配管の他端は流量調整機構を介してハロゲンガスの
供給源に連結されていることを特徴とする気相成長装置
を発明の要旨とするものである。また、本発明は基板を
設置した第１の反応容器と、前記第１の反応容器に開口
する第２の反応容器と、前記第２の反応容器に供給され
るガスの流量を制御できる機構を有する装置において、
前記第２の反応容器の、第１の反応容器への開口部側に
配管を設け、この配管において第２の反応容器に近いポ
イントＡと遠いポイントＢにそれぞれ第１の配管と第２
の配管を連結し、前記第１の配管の他端は流量調整機構
を介して排気側に連結され、前記第２の配管の他端は流
量調整機構を介してハロゲンガスの供給源に連結されて
いる気相成長装置を用い、塩化水素を前記第２の反応容
器に供給し、ＩＩＩ族元素のハロゲン化合物を第１の反
応容器に供給し、所望の時間後に前記ハロゲン化合物の
第１の反応容器への供給を停止し、第２の反応容器への
塩化水素の供給をそのままの状態で継続し、前記第１の
配管の排気側への流量を増加するとともに、前記第２の
配管からのキャリヤガスの供給を増加し、前記キャリヤ
ガスをポイントＢからポイントＡに逆流させることによ
って第１の反応容器に流れるハロゲン化物の濃度を制御
することを特徴とする気相成長方法を発明の要旨とする
ものである。
め、本発明は基板を設置した第１の反応容器と、前記第
１の反応容器に開口する第２の反応容器と、前記第２の
反応容器に供給されるガスの流量を制御できる機構を有
する装置において、前記第２の反応容器の、第１の反応
容器への開口部側に配管を設け、この配管において第２
の反応容器に近いポイントＡと遠いポイントＢにそれぞ
れ第１の配管と第２の配管を連結し、前記第１の配管の
他端は流量調整機構を介して排気側に連結され、前記第
２の配管の他端は流量調整機構を介してハロゲンガスの
供給源に連結されていることを特徴とする気相成長装置
を発明の要旨とするものである。また、本発明は基板を
設置した第１の反応容器と、前記第１の反応容器に開口
する第２の反応容器と、前記第２の反応容器に供給され
るガスの流量を制御できる機構を有する装置において、
前記第２の反応容器の、第１の反応容器への開口部側に
配管を設け、この配管において第２の反応容器に近いポ
イントＡと遠いポイントＢにそれぞれ第１の配管と第２
の配管を連結し、前記第１の配管の他端は流量調整機構
を介して排気側に連結され、前記第２の配管の他端は流
量調整機構を介してハロゲンガスの供給源に連結されて
いる気相成長装置を用い、塩化水素を前記第２の反応容
器に供給し、ＩＩＩ族元素のハロゲン化合物を第１の反
応容器に供給し、所望の時間後に前記ハロゲン化合物の
第１の反応容器への供給を停止し、第２の反応容器への
塩化水素の供給をそのままの状態で継続し、前記第１の
配管の排気側への流量を増加するとともに、前記第２の
配管からのキャリヤガスの供給を増加し、前記キャリヤ
ガスをポイントＢからポイントＡに逆流させることによ
って第１の反応容器に流れるハロゲン化物の濃度を制御
することを特徴とする気相成長方法を発明の要旨とする
ものである。
【００１２】
【作用】本発明によれば、第１及び第２の配管の流量を
、反応容器へ流す流量より少なくすることにより、第１
の反応容器へハロゲン化物を輸送することが可能である
。第１及び第２の配管への流量を、反応容器へ流す流量
より多くすることにより、第１の反応容器へハロゲン化
物を停止することが可能である。ここで、第２の反応容
器へのハロゲンの流量を変化させることがないため、第
２の反応容器でつくられるハロゲン化物は変化すること
がないために、安定したハロゲン化物を供給できるとい
う作用を有する。さらに、ガス切替時間が短縮される。 これは、従来では第１の反応容器のガスを全部切り替え
る必要があったので時間を要した。本発明はその第１の
反応容器のガスを切り替えることが全く不要になるから
である。
、反応容器へ流す流量より少なくすることにより、第１
の反応容器へハロゲン化物を輸送することが可能である
。第１及び第２の配管への流量を、反応容器へ流す流量
より多くすることにより、第１の反応容器へハロゲン化
物を停止することが可能である。ここで、第２の反応容
器へのハロゲンの流量を変化させることがないため、第
２の反応容器でつくられるハロゲン化物は変化すること
がないために、安定したハロゲン化物を供給できるとい
う作用を有する。さらに、ガス切替時間が短縮される。 これは、従来では第１の反応容器のガスを全部切り替え
る必要があったので時間を要した。本発明はその第１の
反応容器のガスを切り替えることが全く不要になるから
である。
【００１３】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。なお
実施例は一つの例示であって、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うることは言
うまでもない。
実施例は一つの例示であって、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うることは言
うまでもない。
【００１４】（実施例１）図１に本発明の第１の実施例
の半導体成長装置の概略図を示す。装置は、基本的には
通常のＶＰＥ装置と同じであるが、配管系のガス切替を
速くする様に第２の反応容器の後に、ＭＦＣで制御され
たガスの排気・吸収用の配管を有している。すなわち図
において、１は第１の反応容器、２は第２の反応容器（
Ｉｎ金属が収められ、ＩｎＣｌを生成する）、３はＩｎ
金属、４はＩｎＰ基板、５は基板ホルダ、６は加熱装置
を示すもので、第２の反応容器２は配管９を介して第１
の反応容器１に開口しており、この配管９のポイントＡ
，Ｂに夫々配管１１と１２とが設けられている。ＭＦＣ
１〜ＭＦＣ６はマスフロコントローラ、ＣＴはコールド
トラップである。ここに第１の配管１０はＭＦＣ５によ
って、流量を制御して原料ガスを排気する。この場合、
ＭＦＣ５へのＩｎＣｌの流入やそれに付随して発生する
目詰まり等を防ぐために、液体窒素で冷却したＣＴ（コ
ールドトラップ）を設けてある。また、ポイントＢで示
される位置に設けられた配管１１はキャリヤガスである
水素をＭＦＣ６を用いて、流量を制御するためのもので
ある。
の半導体成長装置の概略図を示す。装置は、基本的には
通常のＶＰＥ装置と同じであるが、配管系のガス切替を
速くする様に第２の反応容器の後に、ＭＦＣで制御され
たガスの排気・吸収用の配管を有している。すなわち図
において、１は第１の反応容器、２は第２の反応容器（
Ｉｎ金属が収められ、ＩｎＣｌを生成する）、３はＩｎ
金属、４はＩｎＰ基板、５は基板ホルダ、６は加熱装置
を示すもので、第２の反応容器２は配管９を介して第１
の反応容器１に開口しており、この配管９のポイントＡ
，Ｂに夫々配管１１と１２とが設けられている。ＭＦＣ
１〜ＭＦＣ６はマスフロコントローラ、ＣＴはコールド
トラップである。ここに第１の配管１０はＭＦＣ５によ
って、流量を制御して原料ガスを排気する。この場合、
ＭＦＣ５へのＩｎＣｌの流入やそれに付随して発生する
目詰まり等を防ぐために、液体窒素で冷却したＣＴ（コ
ールドトラップ）を設けてある。また、ポイントＢで示
される位置に設けられた配管１１はキャリヤガスである
水素をＭＦＣ６を用いて、流量を制御するためのもので
ある。
【００１５】次に操作について説明する。図１において
、ＩｎＣｌを反応容器１に供給するために、ＭＦＣ３お
よびＭＦＣ４でＨＣｌを反応容器２に供給する。以後、
ＩｎＣｌを切る際にも、この流量を変化させないので、
反応容器２からのＩｎＣｌは定常的に反応容器１に供給
されることになる。
、ＩｎＣｌを反応容器１に供給するために、ＭＦＣ３お
よびＭＦＣ４でＨＣｌを反応容器２に供給する。以後、
ＩｎＣｌを切る際にも、この流量を変化させないので、
反応容器２からのＩｎＣｌは定常的に反応容器１に供給
されることになる。
【００１６】図２の（ａ）はＩｎＣｌ供給時のガスの流
れを示すもので、ＭＦＣ５およびＭＦＣ６の流量を絞る
ことにより、反応容器２から出て来たＩｎＣｌは、反応
容器１に供給される。この実施例では、ガスの逆流等を
防ぐ目的で、わずかの流量（ＭＦＣ５＝ＭＦＣ６＝１０
ｓｃｃｍ）を流しておいた。ここで、反応容器２からの
ＩｎＣｌ＝３００ｓｃｃｍのうち、１０ｓｃｃｍはＭＦ
Ｃ５を通して排気されるが、２９０ｓｃｃｍは正確に反
応容器１に輸送される。
れを示すもので、ＭＦＣ５およびＭＦＣ６の流量を絞る
ことにより、反応容器２から出て来たＩｎＣｌは、反応
容器１に供給される。この実施例では、ガスの逆流等を
防ぐ目的で、わずかの流量（ＭＦＣ５＝ＭＦＣ６＝１０
ｓｃｃｍ）を流しておいた。ここで、反応容器２からの
ＩｎＣｌ＝３００ｓｃｃｍのうち、１０ｓｃｃｍはＭＦ
Ｃ５を通して排気されるが、２９０ｓｃｃｍは正確に反
応容器１に輸送される。
【００１７】この状態で、ＩｎＣｌを反応容器１に供給
した状態から、つづいて図２（ｂ）に示す方法により、
ＩｎＣｌの反応容器１への供給を停止する。反応容器２
へのＨＣｌの供給は変えることなく、ＭＦＣ５およびＭ
ＦＣ６の流量を同時に５００ｓｃｃｍに増加させる。こ
の状態において、ガスの流れは、図に示した様に変化す
る。 すなわち、ポイントＡにおいては、３００ｓｃｃｍのＩ
ｎＣｌが反応容器２より供給されるが、ＭＦＣ５へは５
００ｓｃｃｍ流れなければならなくなり、不足分はポイ
ントＢ側より、Ｈ２ が２００ｓｃｃｍ逆に流れる（ポ
イントＢよりＡに）。ポイントＢにおいては、ＭＦＣ６
より供給された５００ｓｃｃｍの水素のうち残された３
００ｓｃｃｍが反応容器１に供給される。
した状態から、つづいて図２（ｂ）に示す方法により、
ＩｎＣｌの反応容器１への供給を停止する。反応容器２
へのＨＣｌの供給は変えることなく、ＭＦＣ５およびＭ
ＦＣ６の流量を同時に５００ｓｃｃｍに増加させる。こ
の状態において、ガスの流れは、図に示した様に変化す
る。 すなわち、ポイントＡにおいては、３００ｓｃｃｍのＩ
ｎＣｌが反応容器２より供給されるが、ＭＦＣ５へは５
００ｓｃｃｍ流れなければならなくなり、不足分はポイ
ントＢ側より、Ｈ２ が２００ｓｃｃｍ逆に流れる（ポ
イントＢよりＡに）。ポイントＢにおいては、ＭＦＣ６
より供給された５００ｓｃｃｍの水素のうち残された３
００ｓｃｃｍが反応容器１に供給される。
【００１８】ここで、ＩｎＣｌを供給した図２の状態（
ａ）から（ｂ）への変化の際にポイントＡとＢとの中間
（配管１２）に残留していたＩｎＣｌは直ちに水素に切
換わる。すなわち、反応容器２からポイントＡの間は、
図２の（ａ），（ｂ）では変化しない。ポイントＡとポ
イントＢの間は、ＩｎＣｌの反応容器１への供給停止中
は逆方向（ポイントＢよりＡ方向）に水素が流れるので
、この間に残されたＩｎＣｌは、直ちに排気される。ポ
イントＢと反応容器１側へは供給時と同じ３００ｓｃｃ
ｍで、ＭＦＣ６から供給された純粋水素のみが、反応容
器１に供給され、ＩｎＣｌから純粋水素への切替が速や
かに行われる。本実施例においては、供給時も停止時も
その供給量は３００ｓｃｃｍと同じであり、反応容器１
へのガスの流れに変化を生じないという特徴を有する。
ａ）から（ｂ）への変化の際にポイントＡとＢとの中間
（配管１２）に残留していたＩｎＣｌは直ちに水素に切
換わる。すなわち、反応容器２からポイントＡの間は、
図２の（ａ），（ｂ）では変化しない。ポイントＡとポ
イントＢの間は、ＩｎＣｌの反応容器１への供給停止中
は逆方向（ポイントＢよりＡ方向）に水素が流れるので
、この間に残されたＩｎＣｌは、直ちに排気される。ポ
イントＢと反応容器１側へは供給時と同じ３００ｓｃｃ
ｍで、ＭＦＣ６から供給された純粋水素のみが、反応容
器１に供給され、ＩｎＣｌから純粋水素への切替が速や
かに行われる。本実施例においては、供給時も停止時も
その供給量は３００ｓｃｃｍと同じであり、反応容器１
へのガスの流れに変化を生じないという特徴を有する。
【００１９】この実施例で、４重極質量分析装置によっ
て、基板直上のＩｎＣｌ濃度を調べたところ、図２の（
ａ）から（ｂ）に切り換えた時点から、約１秒後にその
ＩｎＣｌ濃度は定常的な供給時に比べ約１１桁減少し掲
出限界以下となっていた。そのため、従来法（ＡＬＥ）
では、次のＰＨ３ 供給まで要したパージ時間約４５秒
が、本発明では約１秒で済み、その成長サイクルの短縮
を図ることができた。
て、基板直上のＩｎＣｌ濃度を調べたところ、図２の（
ａ）から（ｂ）に切り換えた時点から、約１秒後にその
ＩｎＣｌ濃度は定常的な供給時に比べ約１１桁減少し掲
出限界以下となっていた。そのため、従来法（ＡＬＥ）
では、次のＰＨ３ 供給まで要したパージ時間約４５秒
が、本発明では約１秒で済み、その成長サイクルの短縮
を図ることができた。
【００２０】（実施例２）実施例２として、ＧａＡｓの
成長を行った。実施例１におけるＰＨ３ の代わりにＡ
ｓＨ３ を、Ｉｎ金属の代わりにＧａ金属を用いた。他
の条件は実施例１と同じであり、同様な結果が得られた
。この実施例では、ＧａＡｓとＩｎＰについて示したが
、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＧａＳｂ，ＧａＰ，
ＩｎＡｓ等や、ＩＩＩ−Ｖ族混晶半導体についても同様
の結果が得られた。
成長を行った。実施例１におけるＰＨ３ の代わりにＡ
ｓＨ３ を、Ｉｎ金属の代わりにＧａ金属を用いた。他
の条件は実施例１と同じであり、同様な結果が得られた
。この実施例では、ＧａＡｓとＩｎＰについて示したが
、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＧａＳｂ，ＧａＰ，
ＩｎＡｓ等や、ＩＩＩ−Ｖ族混晶半導体についても同様
の結果が得られた。
【００２１】（実施例３）ここでは、ＡＬＥではなく通
常のＶＰＥ法で、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰヘテ
ロ接合を作製した。実施例１のＩｎＣｌ供給装置と同じ
構造の装置をもう１つ用意して、Ｇａ金属を用いて、Ｇ
ａＣｌ供給用とした。従来法では、たとえば、ＩｎＰか
らＩｎＧａＡｓＰへの成長においては、Ｖ族原料をＰＨ
３ からＰＨ３ ＋ＡｓＨ３ 混合へ速やかに変えると
同時に、ＩＩＩ族原料をＩｎＣｌからＧａＣｌ＋ＩｎＣ
ｌへ変化させる必要があった。そのため、ＶＰＥ法で良
好なヘテロ接合を作製することは非常に難しかった。本
実施例では、ＩＩＩ族側の切替もＶ族に合わせて十分速
く行うことができるので、これらのヘテロ接合の作製が
良くできた。格子整合系ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓでも同様
に良好なヘテロ接合が可能となった。
常のＶＰＥ法で、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰヘテ
ロ接合を作製した。実施例１のＩｎＣｌ供給装置と同じ
構造の装置をもう１つ用意して、Ｇａ金属を用いて、Ｇ
ａＣｌ供給用とした。従来法では、たとえば、ＩｎＰか
らＩｎＧａＡｓＰへの成長においては、Ｖ族原料をＰＨ
３ からＰＨ３ ＋ＡｓＨ３ 混合へ速やかに変えると
同時に、ＩＩＩ族原料をＩｎＣｌからＧａＣｌ＋ＩｎＣ
ｌへ変化させる必要があった。そのため、ＶＰＥ法で良
好なヘテロ接合を作製することは非常に難しかった。本
実施例では、ＩＩＩ族側の切替もＶ族に合わせて十分速
く行うことができるので、これらのヘテロ接合の作製が
良くできた。格子整合系ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓでも同様
に良好なヘテロ接合が可能となった。
【００２２】
【発明の効果】上記のように、本発明による半導体結晶
の作製方法は、ＩＩＩ族原料の基板上の濃度をすばやく
減少させることにより、気相中でのＶ族原料との反応を
減少させ、作製されたＩＩＩ−Ｖ族薄膜結晶の結晶性向
上あるいは、成長時間の短縮に大きな効果を示すととも
に、ＶＰＥ法においてＩＩＩ族原料の切替を高速に行う
ことが可能となり、良好なヘテロ接合作製も可能となる
効果を有する。
の作製方法は、ＩＩＩ族原料の基板上の濃度をすばやく
減少させることにより、気相中でのＶ族原料との反応を
減少させ、作製されたＩＩＩ−Ｖ族薄膜結晶の結晶性向
上あるいは、成長時間の短縮に大きな効果を示すととも
に、ＶＰＥ法においてＩＩＩ族原料の切替を高速に行う
ことが可能となり、良好なヘテロ接合作製も可能となる
効果を有する。
【図１】本発明の気相成長装置を示す
【図２】本発明の気相成長方法を示す。（ａ）は第１の
反応容器へのＩｎＣｌ供給時のガスの流れ、（ｂ）はＩ
ｎＣｌ停止時のガスの流れを示す。
反応容器へのＩｎＣｌ供給時のガスの流れ、（ｂ）はＩ
ｎＣｌ停止時のガスの流れを示す。
【図３】従来方法に用いられている装置を示す。
【図４】従来方法を示し、（ａ）はＰＨ３ 濃度、（ｂ
）はＨＣｌ濃度、（ｃ）はＩｎＣｌ濃度を示す。
）はＨＣｌ濃度、（ｃ）はＩｎＣｌ濃度を示す。
１ 第１の反応容器
２ 第２の反応容器
３ Ｉｎ金属
４ ＩｎＰ基板
５ 基板ホルダ
６ 加熱装置
７，８，９，１２，１３ 配管
１０ 第１の配管
１１ 第２の配管
Claims (2)
- 【請求項１】 基板を設置した第１の反応容器と、前
記第１の反応容器に開口する第２の反応容器と、前記第
２の反応容器に供給されるガスの流量を制御できる機構
を有する装置において、前記第２の反応容器の、第１の
反応容器への開口部側に配管を設け、この配管において
第２の反応容器に近いポイントＡと遠いポイントＢにそ
れぞれ第１の配管と第２の配管を連結し、前記第１の配
管の他端は流量調整機構を介して排気側に連結され、前
記第２の配管の他端は流量調整機構を介してハロゲンガ
スの供給源に連結されていることを特徴とする気相成長
装置。 - 【請求項２】 基板を設置した第１の反応容器と、前
記第１の反応容器に開口する第２の反応容器と、前記第
２の反応容器に供給されるガスの流量を制御できる機構
を有する装置において、前記第２の反応容器の、第１の
反応容器への開口部側に配管を設け、この配管において
第２の反応容器に近いポイントＡと遠いポイントＢにそ
れぞれ第１の配管と第２の配管を連結し、前記第１の配
管の他端は流量調整機構を介して排気側に連結され、前
記第２の配管の他端は流量調整機構を介してハロゲンガ
スの供給源に連結されている気相成長装置を用い、塩化
水素を前記第２の反応容器に供給し、ＩＩＩ族元素のハ
ロゲン化合物を第１の反応容器に供給し、所望の時間後
に前記ハロゲン化合物の第１の反応容器への供給を停止
し、第２の反応容器への塩化水素の供給をそのままの状
態で継続し、前記第１の配管の排気側への流量を増加す
るとともに、前記第２の配管からのキャリヤガスの供給
を増加し、前記キャリヤガスをポイントＢからポイント
Ａに逆流させることによって第１の反応容器に流れるハ
ロゲン化物の濃度を制御することを特徴とする気相成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3011388A JP3052269B2 (ja) | 1991-01-07 | 1991-01-07 | 気相成長装置およびその成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3011388A JP3052269B2 (ja) | 1991-01-07 | 1991-01-07 | 気相成長装置およびその成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04261016A true JPH04261016A (ja) | 1992-09-17 |
| JP3052269B2 JP3052269B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=11776630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3011388A Expired - Fee Related JP3052269B2 (ja) | 1991-01-07 | 1991-01-07 | 気相成長装置およびその成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3052269B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005515647A (ja) * | 2002-01-17 | 2005-05-26 | サンデュー・テクノロジーズ・エルエルシー | Ａｌｄ装置及び方法 |
| JP2015173273A (ja) * | 2015-04-15 | 2015-10-01 | 株式会社サイオクス | 半導体ウエハの製造方法および半導体デバイスの製造方法 |
-
1991
- 1991-01-07 JP JP3011388A patent/JP3052269B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005515647A (ja) * | 2002-01-17 | 2005-05-26 | サンデュー・テクノロジーズ・エルエルシー | Ａｌｄ装置及び方法 |
| KR100979575B1 (ko) * | 2002-01-17 | 2010-09-01 | 썬듀 테크놀로지스 엘엘씨 | 원자층 침착 장치 및 이의 제조방법 |
| US8012261B2 (en) | 2002-01-17 | 2011-09-06 | Sundew Technologies, Llc | ALD apparatus and method |
| JP2015173273A (ja) * | 2015-04-15 | 2015-10-01 | 株式会社サイオクス | 半導体ウエハの製造方法および半導体デバイスの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3052269B2 (ja) | 2000-06-12 |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090407 Year of fee payment: 9 |
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