JPH0559080B2 - - Google Patents
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- JPH0559080B2 JPH0559080B2 JP27732884A JP27732884A JPH0559080B2 JP H0559080 B2 JPH0559080 B2 JP H0559080B2 JP 27732884 A JP27732884 A JP 27732884A JP 27732884 A JP27732884 A JP 27732884A JP H0559080 B2 JPH0559080 B2 JP H0559080B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は気相成長方法に関し、特に−族半
導体素子の製造等において用いられる気相成長方
法に関するものである。
導体素子の製造等において用いられる気相成長方
法に関するものである。
高集積回路、半導体レーザ及び光検出等の微細
構造を有する半導体装置を作成するにあたり、薄
膜成長はきわめて重要な工程の一つである。薄膜
成長方法としては気相成長法、液相成長法及び分
子線エピタクシー法が用いられているが、気相成
長法は原料ガスから結晶基板への直接成長という
有利さから量産性の点で最も優れている。
構造を有する半導体装置を作成するにあたり、薄
膜成長はきわめて重要な工程の一つである。薄膜
成長方法としては気相成長法、液相成長法及び分
子線エピタクシー法が用いられているが、気相成
長法は原料ガスから結晶基板への直接成長という
有利さから量産性の点で最も優れている。
従来の気相成長法において、原料ガスはガスボ
ンベより又液体原料の場合はバブラー
（Babbler）より輸送ガスとともに反応管に供給
される。結晶基板は反応管内において抵抗加熱、
高周波加熱等により加熱され、送られてきた原料
ガスは結晶基板上又はその近傍において化学反応
を起こし結晶基板上にエピタキシヤル成長する。
ンベより又液体原料の場合はバブラー
（Babbler）より輸送ガスとともに反応管に供給
される。結晶基板は反応管内において抵抗加熱、
高周波加熱等により加熱され、送られてきた原料
ガスは結晶基板上又はその近傍において化学反応
を起こし結晶基板上にエピタキシヤル成長する。
結晶基板は室温にて反応管内に導入され、反応
管内のガス交換及び反応管の昇温を終え、成長条
件が整つてはじめて成長が開始される。このよう
な状態において従来の気相成長方法ではたとえば
トリメチルガリウム（trimethyle gallium）及び
アルシン（Arsine）を用いる−族の結晶成
長の場合、前回の成長時に反応管壁に生じた砒素
及びガリウム砒素が成長前及び成長中に、基板表
面に落下して表面に付着し、薄膜結晶の表面の状
態を悪くするという欠点がある。そこで結晶成長
ごとに反応管を洗うという対策が施されている
が、このときに水分及び大気が反応管内に導入す
るため、成長した結晶の電気的特性が不安定にな
るという新たな問題が生じていた。
管内のガス交換及び反応管の昇温を終え、成長条
件が整つてはじめて成長が開始される。このよう
な状態において従来の気相成長方法ではたとえば
トリメチルガリウム（trimethyle gallium）及び
アルシン（Arsine）を用いる−族の結晶成
長の場合、前回の成長時に反応管壁に生じた砒素
及びガリウム砒素が成長前及び成長中に、基板表
面に落下して表面に付着し、薄膜結晶の表面の状
態を悪くするという欠点がある。そこで結晶成長
ごとに反応管を洗うという対策が施されている
が、このときに水分及び大気が反応管内に導入す
るため、成長した結晶の電気的特性が不安定にな
るという新たな問題が生じていた。
本発明の目的は上記欠点及び問題点を解決し、
反応部近傍の反応管壁に砒素等の付着物の生成を
抑制する気相成長方法を提供することにある。
反応部近傍の反応管壁に砒素等の付着物の生成を
抑制する気相成長方法を提供することにある。
本発明は、気相成長反応管内に族および族
原料ガスを供給して基板上に−族の結晶成長
を行わせる気相成長方法において、ガスの流れに
関して反応部下流部分を、族原料ガス分解温度
よりも低くかつ反応部において分解した族分子
あるいは原子の蒸気圧よりも高い族分圧を保持
できる温度に保つことを特徴としている。
原料ガスを供給して基板上に−族の結晶成長
を行わせる気相成長方法において、ガスの流れに
関して反応部下流部分を、族原料ガス分解温度
よりも低くかつ反応部において分解した族分子
あるいは原子の蒸気圧よりも高い族分圧を保持
できる温度に保つことを特徴としている。
図面に基づいて本発明の作用・原理を説明す
る。
る。
第１図は、本発明の実施に用いることのできる
たとえば有機金属を用いたガリウム砒素気相成長
装置の断面図である。
たとえば有機金属を用いたガリウム砒素気相成長
装置の断面図である。
この気相成長装置は石英反応管１を備えてお
り、この石英反応管１は原料ガスを送り込むため
の反応管入口２と、ガス流の下流部に位置し結晶
基板を装着及び取出すためのサンプル導入口３と
を有しており、反応管１内には結晶基板を配置す
るためのグラフアイト支持台４およびサンプル導
入路５が設けられている。さらに石英反応管１
は、反応に不活性なガスを反応管内に送り込むた
めのガス導入口６と、原料ガス、輸送ガス及び不
活性ガスを排出するための反応管出口７とを備え
ている。この石英反応管１の外部であつてグラフ
アイト支持台４の位置する箇所には高周波加熱用
の高周波コイル８が設けられており、グラフアイ
ト支持台４の下流部及びサンプル導入路５が位置
する箇所には抵抗熱炉９が設けられている。
り、この石英反応管１は原料ガスを送り込むため
の反応管入口２と、ガス流の下流部に位置し結晶
基板を装着及び取出すためのサンプル導入口３と
を有しており、反応管１内には結晶基板を配置す
るためのグラフアイト支持台４およびサンプル導
入路５が設けられている。さらに石英反応管１
は、反応に不活性なガスを反応管内に送り込むた
めのガス導入口６と、原料ガス、輸送ガス及び不
活性ガスを排出するための反応管出口７とを備え
ている。この石英反応管１の外部であつてグラフ
アイト支持台４の位置する箇所には高周波加熱用
の高周波コイル８が設けられており、グラフアイ
ト支持台４の下流部及びサンプル導入路５が位置
する箇所には抵抗熱炉９が設けられている。
このような構成のガリウム砒素気相成長装置に
おいて、石英反応管１内に設置したグラフアイト
支持台４にガリウム砒素結晶基板（以下単に結晶
基板という）１０をサンプル導入口３及びサンプ
ル導入路５を通して配置し、高周波コイル８によ
り結晶基板１０の近傍を加熱する。族の原料ガ
スたとえばアルシンは昇温の段階で反応管入口２
より反応管１に送り込まれ結晶基板１０を成長時
まで保護する。これと同時に抵抗加熱炉９により
基板下流部およびサンプル導入路５を加熱し、結
晶基板周囲において分解した砒素の蒸気圧よりも
高い分圧を保持できる温度に保つ。又ガス導入口
６より反応に不活性なガスたとえば水素を導入す
る。このとき基板周囲において分解した砒素は抵
抗加熱炉９により加熱され、基板近傍よりサンプ
ル導入路５の部分では固相砒素として析出するこ
となしに下流部に移動する。したがつて基板近傍
よりサンプル導入路５の部分では固相砒素の析出
はみられなくなる。
おいて、石英反応管１内に設置したグラフアイト
支持台４にガリウム砒素結晶基板（以下単に結晶
基板という）１０をサンプル導入口３及びサンプ
ル導入路５を通して配置し、高周波コイル８によ
り結晶基板１０の近傍を加熱する。族の原料ガ
スたとえばアルシンは昇温の段階で反応管入口２
より反応管１に送り込まれ結晶基板１０を成長時
まで保護する。これと同時に抵抗加熱炉９により
基板下流部およびサンプル導入路５を加熱し、結
晶基板周囲において分解した砒素の蒸気圧よりも
高い分圧を保持できる温度に保つ。又ガス導入口
６より反応に不活性なガスたとえば水素を導入す
る。このとき基板周囲において分解した砒素は抵
抗加熱炉９により加熱され、基板近傍よりサンプ
ル導入路５の部分では固相砒素として析出するこ
となしに下流部に移動する。したがつて基板近傍
よりサンプル導入路５の部分では固相砒素の析出
はみられなくなる。
さらに有機金属原料であるトリメチルガリウム
（Trimethyle gallium）は反応管入口２より反応
管１に送りこまれ加熱された基板近傍で熱分解し
結晶基板１０の表面でエピタキシヤル成長する。
このとき結晶表面ばかりでなく加熱されたグラフ
アイト支持台４及びその近傍で析出がみられる
が、抵抗加熱炉９の温度はトリメチルガリウムの
分解温度（約500℃）以下に保持するため未分解
のトリメチルガリウムは分解することなく反応管
出口７より排気される。したがつて基板近傍での
固体砒素の析出はみられなくなり結晶への付着物
は減少しきわめて良好な結晶表面を得ることがで
きる。
（Trimethyle gallium）は反応管入口２より反応
管１に送りこまれ加熱された基板近傍で熱分解し
結晶基板１０の表面でエピタキシヤル成長する。
このとき結晶表面ばかりでなく加熱されたグラフ
アイト支持台４及びその近傍で析出がみられる
が、抵抗加熱炉９の温度はトリメチルガリウムの
分解温度（約500℃）以下に保持するため未分解
のトリメチルガリウムは分解することなく反応管
出口７より排気される。したがつて基板近傍での
固体砒素の析出はみられなくなり結晶への付着物
は減少しきわめて良好な結晶表面を得ることがで
きる。
前述した気相成長装置を用いて行つた本発明の
一実施例を以下に説明する。
一実施例を以下に説明する。
ガリウム砒素基板をサンプル導入口３およびサ
ンプル導入路５を経てグラフアイト支持台４に配
置して高周波コイル８により550℃から800℃に保
つ。族の原料ガスであるアルシンは0.01気圧に
て昇温の段階で反応管入口２より導入する。これ
と同時に抵抗加熱炉９により基板下流部を450℃
に保つ。この温度は分圧0.01気圧の砒素分子
（As4）の固相砒素上での平衡温度（440℃）より
も高く、したがつて砒素分子が固相砒素として析
出しない。
ンプル導入路５を経てグラフアイト支持台４に配
置して高周波コイル８により550℃から800℃に保
つ。族の原料ガスであるアルシンは0.01気圧に
て昇温の段階で反応管入口２より導入する。これ
と同時に抵抗加熱炉９により基板下流部を450℃
に保つ。この温度は分圧0.01気圧の砒素分子
（As4）の固相砒素上での平衡温度（440℃）より
も高く、したがつて砒素分子が固相砒素として析
出しない。
次にガリウムの原料である分圧0.001気圧のト
リメチルガリウムを反応管入口２より反応管１に
送り、熱分解させてガリウム砒素を基板上に析出
させる。基板下流部及びサンプル導入路５の部分
はトリメチルガリウムの分解温度よりも低く保た
れているため未分解のトリメチルガリウムは分解
してガリウム砒素として析出することなく反応管
出口７の近傍まで輸送され、反応管出口７より排
出される。
リメチルガリウムを反応管入口２より反応管１に
送り、熱分解させてガリウム砒素を基板上に析出
させる。基板下流部及びサンプル導入路５の部分
はトリメチルガリウムの分解温度よりも低く保た
れているため未分解のトリメチルガリウムは分解
してガリウム砒素として析出することなく反応管
出口７の近傍まで輸送され、反応管出口７より排
出される。
本実施例の気相成長法によつて実験した結果、
従来の方法によつてみられるような結晶表面の付
着物による欠陥は全くみられなくなつた。
従来の方法によつてみられるような結晶表面の付
着物による欠陥は全くみられなくなつた。
以上の説明から明らかなように本発明によれば
結晶表面の汚染を抑え良好な結晶表面を得ること
ができるので従来の気相成長法に比較して半導体
素子の歩留りを格段に向上させることができる。
結晶表面の汚染を抑え良好な結晶表面を得ること
ができるので従来の気相成長法に比較して半導体
素子の歩留りを格段に向上させることができる。
第１図は本発明の気相成長方法の実施に用いら
れる気相成長装置の一例の断面図である。 １……石英反応管、２……反応管入口、３……
サンプル導入口、４……グラフアイト支持台、５
……サンプル導入路、６……ガス導入口、７……
反応管出口、８……高周波コイル、９……抵抗加
熱炉、１０……結晶基板。
れる気相成長装置の一例の断面図である。 １……石英反応管、２……反応管入口、３……
サンプル導入口、４……グラフアイト支持台、５
……サンプル導入路、６……ガス導入口、７……
反応管出口、８……高周波コイル、９……抵抗加
熱炉、１０……結晶基板。
Claims (1)
- １ 気相成長反応管内に族および族原料ガス
を供給して基板上に−族の結晶成長を行わせ
る気相成長方法において、ガスの流れに関して反
応部下流部分を、族原料ガス分解温度よりも低
くかつ反応部において分解した族分子あるいは
原子の蒸気圧よりも高い族分圧を保持できる温
度に保つことを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27732884A JPS61155291A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27732884A JPS61155291A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61155291A JPS61155291A (ja) | 1986-07-14 |
| JPH0559080B2 true JPH0559080B2 (ja) | 1993-08-30 |
Family
ID=17581993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27732884A Granted JPS61155291A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61155291A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090032907A1 (en) * | 2005-08-25 | 2009-02-05 | Tomoki Uemura | Method for Producing GaxIn1-xN(0<x>) Crystal Gaxin1-xn(0<x<1) Crystalline Substrate, Method for Producing GaN Crystal, GaN Crystalline Substrate, and Product |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP27732884A patent/JPS61155291A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61155291A (ja) | 1986-07-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |