JPH04279024A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
- Publication number
- JPH04279024A JPH04279024A JP65191A JP65191A JPH04279024A JP H04279024 A JPH04279024 A JP H04279024A JP 65191 A JP65191 A JP 65191A JP 65191 A JP65191 A JP 65191A JP H04279024 A JPH04279024 A JP H04279024A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- starting material
- gaseous starting
- introducing
- substrate
- 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
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 62
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 28
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 abstract description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract 10
- -1 etc. Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 32
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 16
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N arsane Chemical compound [AsH3] RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 4
- 229910000070 arsenic hydride Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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】本発明は気相成長装置に関し、特
に気相成長装置の反応管に関する。
に気相成長装置の反応管に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、化合物半導体素子のための結晶成
長法として、気相成長法が生産性・高品質素子作製に優
れた方法として盛んに採用されている。特にＡｌＧａＡ
ｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＧａＩｎＰＡｓ系より成る素
子は光半導体素子、電子素子として重要で、結晶成長法
としては気相成長法の中でも有機金属熱分解法（以下Ｍ
ＯＶＰＥ法という）が優れている。ＭＯＶＰＥ法はトリ
メチルアルミニウム（ＴＭＡ１）、トリメチルガリウム
（ＴＭＧａ）などの有機金属蒸気及びアルシン（ＡｓＨ
３ ）などの水素化物ガスを原料とした気相成長法であ
り、例えば、ＡｌＧａＡｓの成長はこれらＴＭＡ１，Ｔ
ＭＧａ蒸気及びＡｓＨ３ ガスをＧａＡｓ基板の上に導
入・加熱してエピタキシャル成長を行なうものである。
長法として、気相成長法が生産性・高品質素子作製に優
れた方法として盛んに採用されている。特にＡｌＧａＡ
ｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＧａＩｎＰＡｓ系より成る素
子は光半導体素子、電子素子として重要で、結晶成長法
としては気相成長法の中でも有機金属熱分解法（以下Ｍ
ＯＶＰＥ法という）が優れている。ＭＯＶＰＥ法はトリ
メチルアルミニウム（ＴＭＡ１）、トリメチルガリウム
（ＴＭＧａ）などの有機金属蒸気及びアルシン（ＡｓＨ
３ ）などの水素化物ガスを原料とした気相成長法であ
り、例えば、ＡｌＧａＡｓの成長はこれらＴＭＡ１，Ｔ
ＭＧａ蒸気及びＡｓＨ３ ガスをＧａＡｓ基板の上に導
入・加熱してエピタキシャル成長を行なうものである。
【０００３】図２に従来の気相成長装置の基本構造を示
す［ジャーナル・オブ・クリスタルグロウス（Ｊ．
Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ）第６８巻、（１９８
４年）、４８３ページ］。ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡ
ｓ層を成長する装置を従来例として以下説明する。
す［ジャーナル・オブ・クリスタルグロウス（Ｊ．
Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ）第６８巻、（１９８
４年）、４８３ページ］。ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡ
ｓ層を成長する装置を従来例として以下説明する。
【０００４】ほぼ水平に配置された石英反応管１の内部
に、カーボン製の基板支持体２の上にＧａＡｓ基板３を
有する。原料ガス（本例の場合はＴＭＡ１，ＴＭＧａ，
ＡｓＨ３ など）は水素などの搬送ガスとともに原料ガ
スを含むガス５となってガス導入口４より矢印の如く導
入され、ＧａＡｓ基板上で加熱され反応してＡｌＧａＡ
ｓエピタキシャル層が成長する。反応済みの廃ガス６は
矢印の如く、廃ガス出口７より排出される。基板加熱は
高周波コイル８により、カーボン製基板支持体２を誘導
することにより発熱させて行う。成長室管壁は水冷ジャ
ケット９に流す水により冷却する。このとき、基板の上
方部の成長室内壁を含め、基板の周囲内壁には反応生成
物が付着し、基板上に粉末となり落下し、結晶品質劣化
の原因となる。この問題の解決を試みた従来の構造が図
３の縦断面図である。原料ガス導入口４の周りが水素ガ
ス導入口１０となり、水素１１が矢印のように導入され
ている。この水素１１により基板と周囲内壁に付着した
反応生成物の量を減少させていた。
に、カーボン製の基板支持体２の上にＧａＡｓ基板３を
有する。原料ガス（本例の場合はＴＭＡ１，ＴＭＧａ，
ＡｓＨ３ など）は水素などの搬送ガスとともに原料ガ
スを含むガス５となってガス導入口４より矢印の如く導
入され、ＧａＡｓ基板上で加熱され反応してＡｌＧａＡ
ｓエピタキシャル層が成長する。反応済みの廃ガス６は
矢印の如く、廃ガス出口７より排出される。基板加熱は
高周波コイル８により、カーボン製基板支持体２を誘導
することにより発熱させて行う。成長室管壁は水冷ジャ
ケット９に流す水により冷却する。このとき、基板の上
方部の成長室内壁を含め、基板の周囲内壁には反応生成
物が付着し、基板上に粉末となり落下し、結晶品質劣化
の原因となる。この問題の解決を試みた従来の構造が図
３の縦断面図である。原料ガス導入口４の周りが水素ガ
ス導入口１０となり、水素１１が矢印のように導入され
ている。この水素１１により基板と周囲内壁に付着した
反応生成物の量を減少させていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の気
相成長装置には、成長回数を多くすると基板の上方部の
成長室内壁に付着した反応生成物の量が増大し、その反
応生成物が粉末となり落下して基板３に取り込まれ、成
長薄膜の品質を劣化させるという欠点があった。
相成長装置には、成長回数を多くすると基板の上方部の
成長室内壁に付着した反応生成物の量が増大し、その反
応生成物が粉末となり落下して基板３に取り込まれ、成
長薄膜の品質を劣化させるという欠点があった。
【０００６】本発明の目的は、加熱された原料ガスを含
むガスより小さい密度の原料ガスを含まないガスを気相
成長反応管に導入する機構を設けることにより、高品質
な薄膜を多数回成長可能な気相成長装置を提供すること
にある。
むガスより小さい密度の原料ガスを含まないガスを気相
成長反応管に導入する機構を設けることにより、高品質
な薄膜を多数回成長可能な気相成長装置を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の気相成長装置は
、少なくとも二つのガス導入口と原料ガス加熱装置を備
えた反応管を有し、前記ガス導入口のうち一方から原料
ガスを含むガスが導入され、他方から原料ガスを含まな
いガスが導入され、前記原料ガス加熱装置の加熱温度に
おいて前記原料ガスを含むガスの密度より小さい密度の
前記原料ガスを含まないガスが少なくとも前記他方の導
入口から導入されることを特徴としている。
、少なくとも二つのガス導入口と原料ガス加熱装置を備
えた反応管を有し、前記ガス導入口のうち一方から原料
ガスを含むガスが導入され、他方から原料ガスを含まな
いガスが導入され、前記原料ガス加熱装置の加熱温度に
おいて前記原料ガスを含むガスの密度より小さい密度の
前記原料ガスを含まないガスが少なくとも前記他方の導
入口から導入されることを特徴としている。
【０００８】
【作用】本発明の気相成長装置の縦断面図である図１の
ように、反応管１に原料ガスを含むガス５と、加熱され
た原料ガスを含むガス５の密度より小さい密度の原料ガ
スを含まない水素ガス１３を導入することにより、原料
ガスを含むガス５は反応管１の中の下方を流れ、原料ガ
スを含まない水素ガス１３は上方を流れる。原料ガスを
含むガス５は基板支持体２からの熱放射または熱伝導に
より熱せられ、温度に逆比例して密度が小さく、軽くな
り、上昇するが、さらに小さい密度の原料ガスを含まな
い水素ガス１３が上方を流れているため、基板の上方部
の成長室内壁にまでは到達しない。
ように、反応管１に原料ガスを含むガス５と、加熱され
た原料ガスを含むガス５の密度より小さい密度の原料ガ
スを含まない水素ガス１３を導入することにより、原料
ガスを含むガス５は反応管１の中の下方を流れ、原料ガ
スを含まない水素ガス１３は上方を流れる。原料ガスを
含むガス５は基板支持体２からの熱放射または熱伝導に
より熱せられ、温度に逆比例して密度が小さく、軽くな
り、上昇するが、さらに小さい密度の原料ガスを含まな
い水素ガス１３が上方を流れているため、基板の上方部
の成長室内壁にまでは到達しない。
【０００９】
【実施例】次に、本発明について図面を用いて、ＧａＡ
ｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を成長する装置を例として説
明する。本発明の気相成長装置の一実施例に用いる反応
管の縦断面図を図１に示す。
ｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を成長する装置を例として説
明する。本発明の気相成長装置の一実施例に用いる反応
管の縦断面図を図１に示す。
【００１０】図１において、外側に水冷ジャケット９が
ある反応管１の内部に基板支持体２があり、基板支持体
２の上にはＧａＡｓ基板３が保持されている。高周波コ
イル８を用いた電磁誘導により加熱された基板支持体２
の上流から、原料ガス（この場合はＴＭＡ１，ＴＭＧａ
，ＡｓＨ３ など）が窒素などの搬送ガスと共に流れ、
熱せられたＧａＡｓ基板３上で加熱され反応してＡｌＧ
ａＡｓエピタキシャル層が成長するように構成されてい
る。反応管１に原料ガスを含まない水素ガス１３の水素
ガス導入口１２と、原料ガスを含む窒素ガス１５の原料
ガス導入口４と、原料ガスを含まない窒素ガス１４の窒
素ガス導入口１６が設けられている。原料ガスを含む窒
素ガス１５は反応管１の中の下方を流れ、原料ガスを含
まない水素ガス１３は上方を流れる。
ある反応管１の内部に基板支持体２があり、基板支持体
２の上にはＧａＡｓ基板３が保持されている。高周波コ
イル８を用いた電磁誘導により加熱された基板支持体２
の上流から、原料ガス（この場合はＴＭＡ１，ＴＭＧａ
，ＡｓＨ３ など）が窒素などの搬送ガスと共に流れ、
熱せられたＧａＡｓ基板３上で加熱され反応してＡｌＧ
ａＡｓエピタキシャル層が成長するように構成されてい
る。反応管１に原料ガスを含まない水素ガス１３の水素
ガス導入口１２と、原料ガスを含む窒素ガス１５の原料
ガス導入口４と、原料ガスを含まない窒素ガス１４の窒
素ガス導入口１６が設けられている。原料ガスを含む窒
素ガス１５は反応管１の中の下方を流れ、原料ガスを含
まない水素ガス１３は上方を流れる。
【００１１】なお、上記実施例においてはＡｌＧａＡｓ
薄膜を成長させた場合について説明したが、本発明は、
ＡｌＧａＩｎＰ系、ＧａＩｎＰＡｓ系、ＡｌＧａＳｂ系
、ＺｎＳＳｅ系など材料によらず適用できることは勿論
である。
薄膜を成長させた場合について説明したが、本発明は、
ＡｌＧａＩｎＰ系、ＧａＩｎＰＡｓ系、ＡｌＧａＳｂ系
、ＺｎＳＳｅ系など材料によらず適用できることは勿論
である。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の気相成長装
置は、反応管に原料ガスを含むガスと、加熱された原料
ガスを含むガスの密度より小さい密度の原料ガスを含ま
ないガスを導入することにより、原料ガスを含むガスは
反応管の中の下方を流れ、原料ガスを含まないガスは上
方を流れる。そのため、原料ガスは加熱されても基板の
上方部の成長室内壁にまでは到達せず、反応生成物が成
長室内壁に付着することがなくなり、反応生成物の落下
により品質劣化がない薄膜を従来の気相成長装置よりも
数多く成長できるようになった。
置は、反応管に原料ガスを含むガスと、加熱された原料
ガスを含むガスの密度より小さい密度の原料ガスを含ま
ないガスを導入することにより、原料ガスを含むガスは
反応管の中の下方を流れ、原料ガスを含まないガスは上
方を流れる。そのため、原料ガスは加熱されても基板の
上方部の成長室内壁にまでは到達せず、反応生成物が成
長室内壁に付着することがなくなり、反応生成物の落下
により品質劣化がない薄膜を従来の気相成長装置よりも
数多く成長できるようになった。
【図１】本発明の一実施例を示す気相成長装置の反応管
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図２】従来の気相成長装置の反応管の一例を示す縦断
面図である。
面図である。
【図３】従来の気相成長装置の反応管の他の例を示す縦
断面図である。
断面図である。
１ 反応管
２ 基板支持体
３ 基板
４ 原料ガス導入口
５ 原料ガスを含むガス
６ 廃ガス
７ 廃ガス出口
８ 高周波コイル
９ 水冷ジャケット
１０ 水素ガス導入口
１１ 水素ガス
１２ 原料ガスを含まない水素ガス導入口１３
原料ガスを含まない水素ガス１４ 原料ガ
スを含まない窒素ガス１５ 原料ガスを含む窒素
ガス
原料ガスを含まない水素ガス１４ 原料ガ
スを含まない窒素ガス１５ 原料ガスを含む窒素
ガス
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも二つのガス導入口と原料ガ
ス加熱装置を備えた反応管を有し、前記ガス導入口のう
ち一方から原料ガスを含むガスが導入され、他方から原
料ガスを含まないガスが導入され、前記原料ガス加熱装
置の加熱温度において前記原料ガスを含むガスの密度よ
り小さい密度の前記原料ガスを含まないガスが少なくと
も前記他方の導入口から導入されることを特徴とする気
相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP65191A JPH04279024A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP65191A JPH04279024A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04279024A true JPH04279024A (ja) | 1992-10-05 |
Family
ID=11479617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP65191A Pending JPH04279024A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04279024A (ja) |
-
1991
- 1991-01-08 JP JP65191A patent/JPH04279024A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2038456B1 (en) | System and process for high volume deposition of gallium nitride | |
| US4592933A (en) | High efficiency homogeneous chemical vapor deposition | |
| EP0164928A2 (en) | Vertical hot wall CVD reactor | |
| US20010021593A1 (en) | Chemical vapor deposition apparatus and chemical vapor deposition process | |
| JPH04279024A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPS59223294A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPS6220160B2 (ja) | ||
| JP3702403B2 (ja) | 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 | |
| JP3127501B2 (ja) | 気相成長装置 | |
| JPH04202091A (ja) | 化合物半導体の気相成長装置 | |
| JP7349341B2 (ja) | 気相成長装置及び気相成長方法 | |
| JPS6071596A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPS6261321A (ja) | ３−５族化合物半導体の製造方法及び装置 | |
| JPH04160094A (ja) | 半導体薄膜気相成長装置 | |
| JPH0412525A (ja) | 有機金属化学気相成長装置 | |
| JPH0574712A (ja) | 有機金属気相成長装置 | |
| JPH10167897A (ja) | ＧａＮ膜の成長方法 | |
| JPS62182196A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPS60109222A (ja) | ３−ｖ族化合物半導体の気相成長装置 | |
| JPS59121827A (ja) | 高周波加熱膜製造装置 | |
| JPS62119919A (ja) | 化合物半導体の結晶成長装置 | |
| JPH01294598A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPH0529637B2 (ja) | ||
| JPS63190327A (ja) | 気相成長装置 |