JPH0480366A - 有機金属気相成長装置 - Google Patents

有機金属気相成長装置

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JPH0480366A
JPH0480366A JP19259290A JP19259290A JPH0480366A JP H0480366 A JPH0480366 A JP H0480366A JP 19259290 A JP19259290 A JP 19259290A JP 19259290 A JP19259290 A JP 19259290A JP H0480366 A JPH0480366 A JP H0480366A
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晃 山口
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功 松本
Noboru Sasaki
登 佐々木
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気相成長装置に関し、特に有機金属気相成長
法(MOCVD)の使用に適した気相成長装置に関する
〔従来の技術〕
近時、トリメチルガリウムやトリメチルアルミニウム等
の有機金属のガスと、アルシン、ホスフィン等の水素化
物のガスとを原料ガスとし、これら原料ガスを混合して
なる混合ガスを基板上に供給して化合物半導体薄膜を形
成する有機金属気相成長法が行われている。
この方法は、通常、気相成長室内にp板を配置し、該室
内に上記混合ガスを導入して行われるものである。例え
ば第7図は、混合ガスを基板面に垂直に供給する縦型M
OCVD装置の例である。
この装置は、気相成長室1内に設けたサセプタ2a上の
基板2を、所定温度に加熱するとともに、気相成長室1
上部のガス導入部1aに設けた原料ガス導入管3a、3
bからそれぞれ前記有機金属ガスと水素化物ガスの原料
ガスを導入し、該ガス導入部]aに設けた多孔板からな
るガスミキサー4(第8図参照)で混合し、基板2上で
熱分解させ、基板2上に化合物半導体薄膜を製造するも
のである。
また、この方法では、2種類以上の多種類の原料を用い
て多元系薄膜を製造するほか、特に導入する原料の種類
を切換えて、即ち組成の異なる混合ガスを基板上に供給
して組成の異なる薄膜を多層に積層することが行われて
いる。従って、基板上に供給される混合ガスは、複数の
原料ガスが均−に混合されている必要があるとともに、
前記多層の薄膜の形成では、界面の急峻性がデバイス製
作上での問題となるので、組成の異なる混合ガスが迅速
に切換わる必要がある。
このため、従来の装置においても、気相成長室1のガス
導入部1aのガスミキサー4の二次側(基板側)を末広
がりの紡錘形にするなとの工夫が施されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述の装置を用いると、気相成長室1の
紡錘形部分の周辺部に渦流Qか生じて原料ガスが滞留す
ることがあり、原料ガスの切換えが迅速に行えず、界面
の急峻性を阻害する不都合があった。
さらに従来のガスミキサー4は、単に平板に孔を設けて
いるだけなので、気相成長室1のガス導入部1aに導入
された原料ガスの流速が少しでも異なると、例えは原料
ガス導入管3bから導入される原料ガスの流速が早いと
図に示す位置に偏流Pを生しることがある。この偏流P
を防止するためには、各原料ガスが同一圧力でガス導入
部1aに供給されるように、精密な圧力制御を行う必要
があった。
そこで、本発明は、複数種類の原料ガスを均一に混合さ
せることができるとともに、ガスの切換えも迅速に行う
ことのできる気相成長装置を提供することを目的として
いる。
〔課題を解決するための手段〕
上記した目的を達成するために、本発明の気相成長装置
は、気相成長室内の基板上に原料ガスを供給して薄膜を
形成する気相成長装置において、前記気相成長室の原料
ガス導入部に、前記原料ガスを旋回流として基板方向に
供給するガス旋回装置を設けたことを特徴としている。
〔作 用〕
従って、気相成長室に導入された複数の原料ガスは、上
記ガス旋回装置により旋回流となって流れ、ガスの混合
が促進されるとともに、渦流の発生を防止できるので、
均一に混合した原料ガスを基板に供給し、良好な薄膜成
長を行え、さらにガスの切換えも迅速に行えるので、界
面の急峻性の良好な多層薄膜も容易に得ることができる
。また、原料ガスの圧力が多少異なっていても偏流を生
しることがなく、原料ガスの圧力制御が容易になる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて、さらに詳
細に説明する。
まず、第1図は、本発明を縦型MOCVD装置に適用し
た一実施例を示している。即ち、従来と略同様に形成さ
れた気相成長室10のガス導入部11に、原料ガス導入
管12a、12bから導入される原料ガスを旋回流とし
て基板13の方向に供給するガス旋回装置20を設けた
ものである。
また、第2図は、本発明を、混合ガスを基板面に平行に
供給する横型MOCVD装置に適用した一実施例で、気
相成長室15のガス導入部16に、原料ガス導入管17
a、17bから導入される原料ガスを旋回流として基板
18の方向に供給するガス旋回装置20を設けたもので
ある。
上記ガス旋回装置20は、第3図及び第4図に示すよう
に、適当な直径の中心軸部21に、軸方向に斜めに傾斜
し、かつ外周端が略気相成長室10のガス導入部の内径
に等しい羽22.22を径方向に一様に配設したもので
ある。従って、軸方向から供給された原料ガスは、羽2
2の傾斜に沿って流れ、気相成長室内に旋回流となって
導入される。尚、羽22の形状は、導入されたガスを旋
回流にすることができる形状ならば、任意の形状で形成
することが可能であり、例えば、第3図に示すように、
羽22の両端をラップさせても、第4図に示すように羽
22をラップさせないようにしても良い。また、羽22
の形状は、平面でも曲面でも良く、羽22の枚数や軸線
に対する角度も適宜設定することが可能であり、中心軸
部の直径や気相成長室のガス導入部の内径に応じて設定
することができる。これらのガス旋回装置20の形状の
設定は、気相成長装置の構成や基板に成長させる薄膜の
種類、その他の気相成長における様々な条件を勘案して
最適な状態にすることができる。
第5図は、前記第1図に示す実施例装置と前記第7図に
示した従来例装置とを用いて、2インチのGaAs基板
上にInGaPの薄膜を同一条件で作成し、基板各点に
おけるフォトルミネッセンス測定を行った結果を示して
いる。ここで、フォトルミネッセンス測定とは、薄膜に
レーサー光を当てて薄膜中に電子とホールとを励起させ
、その電子とホールとが再結合するときの発光を測定す
るものであり、発光ピークの波長から半導体のバンドギ
ャップ、ひいては多元系半導体の組成が分かる。第5図
から明らかなように、本実施例装置で作成した薄膜の基
板面内分布は、従来装置に比べて50%程良くなり、組
成の面内均一性か改善されたことが分かる。
第6図は、同様に、前記第1図に示す実施例装置と前記
第7図に示した従来例装置とを用いて、2インチのGa
As基板上にAlGaAs及びGaAsの多重量子井戸
層を積み、フォトルミネッセンス測定を行った結果を示
している。第6図中A、B、Cは、発光ピークの設言1
位置を示しており、該設計ピーク位置と実際に得られた
薄膜から得られる発光ピークとのずれか小さいほど界面
が急峻であることを示している。第6図から明らかなよ
うに、本実施例装置で作成した薄膜の発光ピークは、は
ぼ設計位置に現れるのに対し、従来装置で得た薄膜ては
、GaAs井戸内に少量のAIが混入し、発光ピークが
ずれているのが判る。
〔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、気相成
長室の原料ガス導入部にガス旋回装置を設けたから、気
相成長室内に導入する原料ガスに旋回流を発生させるこ
とかでき、複数の原料ガスの混合を確実に行えるととも
に、原料ガスを混合してなる混合ガスの切換えも迅速に
行うことかできる。また、原料(混合)ガスを旋回させ
なから気相成長室内に導入するので、偏流か生しること
もないので、原料ガスの導入圧力を厳密にff1lJ御
する必要がなくなる。
従って、MOCVDのように複数の原料ガスを用いる気
相成長装置に特に好適であり、膜質の均一化が図れると
ともに、界面の急峻な多層薄膜も容易に得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ本発明の実施例を示すもの
で、第1図は縦型MOCVD装置の要ffJsの断面図
、第2図は横型MOCVD装置の要部の断面図、第3図
及び第4図はそれぞれガス旋回装置の実施例を示す側面
図、第5図及び第6図はそれぞれ実験結果を示す図、第
7図は従来の縦型MOCVD装置の一例を示す要部の断
面図、第8図は従来のガスミキサーを示す正面図である

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.気相成長室内の基板上に原料ガスを供給して薄膜を
    形成する気相成長装置において、前記気相成長室の原料
    ガス導入部に、前記原料ガスを旋回流として基板方向に
    供給するガス旋回装置を設けたことを特徴とする気相成
    長装置。
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