JPH05234911A - 有機金属化学気相成長装置 - Google Patents

有機金属化学気相成長装置

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JPH05234911A
JPH05234911A JP7035692A JP7035692A JPH05234911A JP H05234911 A JPH05234911 A JP H05234911A JP 7035692 A JP7035692 A JP 7035692A JP 7035692 A JP7035692 A JP 7035692A JP H05234911 A JPH05234911 A JP H05234911A
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JP
Japan
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discharge
gas
vapor deposition
chemical vapor
light
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Application number
JP7035692A
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English (en)
Inventor
Satoshi Fujii
智 藤井
Yukihisa Fujita
恭久 藤田
Hiroyuki Fukazawa
博之 深沢
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Nippon Steel Corp
Ulvac Inc
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Ulvac Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドーピングガスの励起が容易であり、かつ結
晶成長条件に影響を及ぼすことがなく、更に構造の簡単
なエピタキシャル結晶成長装置を提供する。 【構成】 反応管に於ける反応室の上流側を軸線方向に
沿って原料ガス通路及びドーピングガス通路に区画し、
このドーピングガス通路内にてドーピングガスに光を照
射することにより励起させる構造とすることで、容易に
ドーパントを励起でき、ガス以外の不必要な物質を励起
する心配もない。更に、反応管を部分的に区画している
のみであることから、別途セルなどを設ける必要もなく
構造も単純になる。加えて反応管を縦型とし、かつ基板
を上向きに配置して上方から各ガスを供給することで、
例えばバレル型のサセプタを用いて基板を多数枚同時
に、かつ容易に処理できると共に各ガス通路にホルダ部
分で発生した埃などが落下することがないことからメン
テナンスが容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エピタキシャル結晶を
成長させる装置に関し、特に鉛直に延在する反応管中の
反応室内に配置された基板の表面に成長原料ガス及び励
起させたドーピングガスを供給することにより化合物半
導体エピタキシャル結晶を成長させる有機金属化学気相
成長装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体のエピタキシャル結晶成長
には主として分子線エピタキシー法(以下、本明細書で
はMBE法と略記する)や有機金属化学気相成長法(以
下、本明細書ではMOCVD法と略記する)などが一般
的に用いられている。
【0003】一方、特開昭62−88329号公報には
II-VI族のエピタキシャル結晶の一例として砒化ガリウ
ム(GaAs)基板上へのセレン化亜鉛(ZnSe)の
エピタキシャル結晶を成長させ、ドーパントとして砒素
(As)、リン(P)、または窒素(N)を導入してp
型結晶を得るための構造が開示されている。また、米国
のDePuydtらによれば、MBE法にてrfプラズ
マセルにより窒素ラジカルビームを発生させ、1018
-3台の窒素ドーピングを実現する方法が提案されて6
おり(Appl.Phys.Lett.57,2127
(1991))、これにより低抵抗のp型結晶が得られ
ることが示唆されている。
【0004】しかしながら、rfプラズマセルにより窒
素ラジカルビームを発生させるには、気圧条件を10-1
〜10-2torr程度にすることが一般的であるが、M
BE法の一般的な適用条件が10-7〜10-10tor
r、MOCVD法の一般的な適用条件が10〜760t
orr程度であることから条件が一致せず、実際にはあ
まり現実的ではなかった。また、プラズマによりラジカ
ルビームを発生させる場合、セルを構成するドーパント
以外の物質も叩かれて汚染物質としてエピタキシャル結
晶内に拡散し、その品質を著しく劣化させる心配もあっ
た。更に、このようなMBE装置の場合、上記プラズマ
セルから発生したラジカルの平均自由行程が数mm程度
であり、セルと基板との距離を短くする必要があること
から、ドーピングする基板の面積を大きくできない問題
もあるばかりでなく、プラズマセル構造が複雑であるこ
とから、装置全体の構造が複雑になり、基板の交換など
が厄介になる問題もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述したよう
な従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その主
な目的は、ドーピングガスの励起が容易であり、かつ結
晶成長条件に影響を及ぼすことがなく、更に構造の簡単
なエピタキシャル結晶成長装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば、鉛直方向に延在する反応管中の反応室内に上向
きに配置された基板の表面に上方から成長原料ガス及び
励起させたドーピングガスを供給することにより化合物
半導体エピタキシャル結晶を成長させる有機金属化学気
相成長装置であって、前記反応管に於ける前記反応室の
上流側を軸線方向に沿って区画してなる成長原料ガス通
路及びドーピングガス通路を有し、前記ドーピングガス
通路内にて光を照射することにより前記ドーピングガス
を励起させることを特徴とする有機金属化学気相成長装
置を提供することにより達成される。
【0007】
【作用】上述の構成によれば、反応室の上流側のドーパ
ントガス通路中に光源を設けるのみでドーパントを励起
できる。また、ガス以外の不必要な物質を励起する心配
もない。更に、反応管を部分的に原料ガス通路と、ドー
パントガス通路とに区画しているのみであることから、
別途セルなどを設ける必要もない。加えて反応管を縦型
とし、かつ基板を上向きに配置して上方から各ガスを供
給することで、両ガス通路にサセプタ部分で発生した埃
などが落下することがない。
【0008】
【実施例】以下、添付の図面に従って本発明の好適実施
例について説明する。
【0009】図1は本発明が適用されたMOCVD装置
の模式的側断面図である。本実施例は砒化ガリウム(G
aAs)基板上へのセレン化亜鉛(ZnSe)のエピタ
キシャル結晶を成長させ、ドーパントとして窒素(N)
を導入してp型結晶を得るためのMOCVD装置であ
る。
【0010】反応管1は方形断面をなすと共に鉛直方向
に延在し、その中間部から図に於ける上側部分が左右に
軸線方向に沿って壁部2をもって区画されることによ
り、左側の成長原料ガス通路3と、右側のドーパントガ
ス通路4とが郭成されている。ここで、本実施例ではド
ーパントガスとしてアンモニアガス(NH3)を用い、
また成長原料ガス及びドーパントガスは図に於ける上側
から下側に向けて供給されるようになっている。
【0011】反応管1の中間部下側部分には、両通路
3、4が合流して壁部2のない反応室5が郭成されてい
る。反応室5内の両通路3、4に対向する位置には、基
板Bを上向きに保持して回転させるサセプタ6が設けら
れている。このサセプタ6には基板Bを加熱するための
抵抗加熱ヒータが付設されている(図示せず)。
【0012】一方、ドーパントガス通路4の中間部には
光源の受容部としての凹部4aが形成され、この凹部4
aには光源として、内部に放電ガスが交換可能に充填さ
れた放電管9と、放電管9内の放電ガスに放電光を発生
させるべくマイクロ波を該放電管9に供給するマイクロ
波空洞共振器10とを有する、例えば特開昭61−12
022号公報に開示された装置と同様な放電光発生装置
8が設けられている。この放電光発生装置8の放電管9
は、遊端部がドーパントガス通路4の凹部4aに突入し
ている。また、マイクロ波空洞共振器10は放電管9の
大気側基端部に設けられている。ここで、放電管9内に
充填される放電ガスは、アンモニアガスの吸収帯域と略
等しい波長の光を発生するガスであれば良い。
【0013】ドーパントガス通路4の反応室5への出口
は壁部4bにより絞られ、その一部のみが開口してお
り、放電光が反応室5に漏れることを防止している。実
際には、ドーパントガス通路4の開口が正方形をなすと
すると、その一辺の大きさDと、凹部4aから壁部4b
までの距離Lとの関係は、ドーパントガスの圧力、流
速、窒素ラジカルの平均自由行程、基板Bと上記出口開
口の大きさとの関係などから定められ、例えばD/L=
1/5以下となっている。
【0014】また、ドーパントガス通路4のマイクロ波
空洞共振器10が設けられている部分は、その内面4c
が全て鏡面となっており、効率的に放電光がアンモニア
ガスに照射されるようになっている。放電光発生装置8
の放電管9へのガス供給部(図示せず)及びマイクロ波
空洞共振器10には、これらを制御するべく制御装置1
1が接続されている。この制御装置11は放電管9の近
傍に設置された放電光の強度センサ12に接続され、該
センサ12からの放電光強度検出値に基づきマイクロ波
空洞共振器10によるマイクロ波の発生量及び放電ガス
の圧力などを調整し、放電光強度をフィードバック制御
するようになっている。尚、実際にはマイクロ波空洞共
振器10からの光の照射方向に直接対向するように強度
センサ12を設け、光の強度を検出しても良い。
【0015】次に本実施例の作動要領について説明す
る。まず砒化ガリウム基板Bをサセプタ6に上向きに保
持し、この基板Bを回転させると共に加熱する。そし
て、成長原料ガス通路3から成長原料ガスを反応室5内
に供給する。また、ドーパントガス通路4の放電光発生
装置8を稼働しつつ該通路4にアンモニアガスを供給す
ることにより、窒素ラジカルを発生させて反応室5内に
供給する。このとき、放電光強度をフィードバック制御
することにより、反応室5内への窒素ラジカルの供給量
を適正制御することができる。
【0016】尚、上記実施例では光源として、内部に放
電ガスが交換可能に充填された放電管と、この放電管に
マイクロ波を供給するマイクロ波空洞共振器とを有する
放電光発生装置を用いたが、通常のランプ光源を用いて
も良いことは云うまでもない。
【0017】
【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明に基づく有機金属化学気相成長装置によれば、反応
管に於ける反応室の上流側を軸線方向に沿って原料ガス
通路及びドーピングガス通路に区画し、このドーピング
ガス通路内にてドーピングガスに光を照射することによ
り励起させる構造とすることで、容易にドーパントを励
起でき、ガス以外の不必要な物質を励起する心配もな
い。更に、反応管を部分的に区画しているのみであるこ
とから、別途セルなどを設ける必要もなく構造も単純に
なる。加えて反応管を縦型とし、かつ基板を上向きに配
置して上方から各ガスを供給することで、例えばバレル
型のサセプタを用いて基板を多数枚同時に、かつ容易に
処理できると共に各ガス通路にサセプタ部分で発生した
埃などが落下することがないことからメンテナンスが容
易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す側断面図である。
【符号の説明】
1 反応管 2 壁部 3 成長原料ガス通路 4 ドーパントガス通路 4a 凹部 4b 壁部 4c 内面 5 反応室 6 サセプタ 8 放電光発生装置 9 放電管 10 マイクロ波空洞共振器 11 制御装置 12 放電光強度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深沢 博之 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉛直方向に延在する反応管中の反応室
    内に上向きに配置された基板の表面に上方から成長原料
    ガス及び励起させたドーピングガスを供給することによ
    り化合物半導体エピタキシャル結晶を成長させる有機金
    属化学気相成長装置であって、 前記反応管に於ける前記反応室の上流側を軸線方向に沿
    って区画してなる成長原料ガス通路及びドーピングガス
    通路を有し、 前記ドーピングガス通路内にて光を照射することにより
    前記ドーピングガスを励起させることを特徴とする有機
    金属化学気相成長装置。
  2. 【請求項2】 前記ドーピングガスに光を照射する手
    段が、前記ドーピングガス通路内に突入すると共に内部
    に放電ガスが交換可能に充填された放電管と、前記放電
    管内の放電ガスに放電光を発生させるべくマイクロ波を
    前記放電管に供給するマイクロ波空洞共振器とを有する
    放電光発生装置からなることを特徴とする請求項1に記
    載の有機金属化学気相成長装置。
  3. 【請求項3】 前記放電光発生装置の発生する放電光
    の強度を検出し、かつその検出結果により放電管への放
    電ガスの供給手段及びマイクロ波空洞共振器のうちの少
    なくともいずれか一方を制御して前記放電光の強度をフ
    ィードバック制御することを特徴とする請求項2に記載
    の有機金属化学気相成長装置。
  4. 【請求項4】 前記ドーピングガス通路に於て前記ド
    ーピングガスを光励起させる部分の内面を鏡面としたこ
    とを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
    の有機金属化学気相成長装置。
JP7035692A 1992-02-20 1992-02-20 有機金属化学気相成長装置 Pending JPH05234911A (ja)

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6112022A (ja) * 1984-06-27 1986-01-20 Ulvac Corp 光励起プロセス装置
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Effective date: 19961126