JPH05234912A - 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Info
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- JPH05234912A JPH05234912A JP7035792A JP7035792A JPH05234912A JP H05234912 A JPH05234912 A JP H05234912A JP 7035792 A JP7035792 A JP 7035792A JP 7035792 A JP7035792 A JP 7035792A JP H05234912 A JPH05234912 A JP H05234912A
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- Japan
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- gas
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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
を下向きに配置して下方から各ガスを供給することで、
加熱された各ガスが円滑に上向きに流れ、好適に基板表
面に供給され、結晶成長効率が向上する。
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
を下向きに配置して下方から各ガスを供給することで、
加熱された各ガスが円滑に上向きに流れ、好適に基板表
面に供給され、結晶成長効率が向上する。
Description
【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。
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。
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、１０18ｃ
ｍ-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。
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、１０18ｃ
ｍ-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。
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。
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下向
きに配置された基板の表面に下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。
よれば、鉛直方向に延在する反応管中の反応室内に下向
きに配置された基板の表面に下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、かつ基板を下向きに配置して下方から各ガスを供
給することで、加熱された各ガスが円滑に上向きに流れ
る。
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、かつ基板を下向きに配置して下方から各ガスを供
給することで、加熱された各ガスが円滑に上向きに流れ
る。
【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。
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。
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下側
から上側に向けて供給されるようになっている。
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下側
から上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を下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）。
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を下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。
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。
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。
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に下向きに保
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。
る。まず砒化ガリウム基板Ｂをサセプタ６に下向きに保
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。
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、かつ基板を下向きに配
置して下方から各ガスを供給することで、加熱された各
ガスが円滑に上向きに流れ、好適に基板表面に供給さ
れ、結晶成長効率が向上する。
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、かつ基板を下向きに配
置して下方から各ガスを供給することで、加熱された各
ガスが円滑に上向きに流れ、好適に基板表面に供給さ
れ、結晶成長効率が向上する。
【図１】本発明の実施例を示す側断面図である。
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)
- 【請求項１】 鉛直方向に延在する反応管中の反応室
内に下向きに配置された基板の表面に下方から成長原料
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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7035792A JPH05234912A (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 有機金属化学気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7035792A JPH05234912A (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 有機金属化学気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234912A true JPH05234912A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=13429104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7035792A Pending JPH05234912A (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 有機金属化学気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05234912A (ja) |
Citations (6)
| 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 |
| JPS6290924A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-25 | Nobuo Mikoshiba | 堆積膜形成法及びこれに用いる装置 |
| JPS62214616A (ja) * | 1986-03-14 | 1987-09-21 | Fujitsu Ltd | 有機金属気相成長装置 |
| JPH01280323A (ja) * | 1988-05-06 | 1989-11-10 | Fujitsu Ltd | 気相エピタキシャル成長装置 |
| JPH0292891A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-04-03 | Fujitsu Ltd | 分子線エピタキシャル成長方法及びその成長装置 |
| JPH03196643A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Ricoh Co Ltd | 気相成長法 |
-
1992
- 1992-02-20 JP JP7035792A patent/JPH05234912A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6112022A (ja) * | 1984-06-27 | 1986-01-20 | Ulvac Corp | 光励起プロセス装置 |
| JPS6290924A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-25 | Nobuo Mikoshiba | 堆積膜形成法及びこれに用いる装置 |
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| JPH0292891A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-04-03 | Fujitsu Ltd | 分子線エピタキシャル成長方法及びその成長装置 |
| JPH03196643A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Ricoh Co Ltd | 気相成長法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19961126 |