JPH0573251B2 - - Google Patents
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- JPH0573251B2 JPH0573251B2 JP2112187A JP2112187A JPH0573251B2 JP H0573251 B2 JPH0573251 B2 JP H0573251B2 JP 2112187 A JP2112187 A JP 2112187A JP 2112187 A JP2112187 A JP 2112187A JP H0573251 B2 JPH0573251 B2 JP H0573251B2
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- Led Devices (AREA)
Description
本発明は有機金属化合物ガスを用いた気相成長
装置の使用性、成長する結晶の品質及び使用する
反応ガスの経済性を改善したものに関する。
装置の使用性、成長する結晶の品質及び使用する
反応ガスの経済性を改善したものに関する。
従来、有機金属化合物気相成長法（以下
「MOVPE」と記す）を用いて、窒化ガリウム系
化合物半導体（AlXGaX-1；Ｘ＝０を含む）薄膜
をサイフアイア基板上に気相成長させることが研
究されている。 この方法は、第３図に示すような気相成長装置
を用いて実施される。その気相成長装置におい
て、石英反応管７にはマニホールド６が接続され
ており、そのマニホールド６には、NH3の供給
系統ＡとH2、N2の供給系統Ｂと、有機金属化合
物ガスのトリメチルガリウム（以下「TMG」と
記す）の供給系統Ｃと、有機金属化合物ガスのト
リメチルアルミニウム（以下「TMA」と記す）
の供給系統Ｄと、ドーピング元素を含む反応ガス
（以下単に「ドーパントガス」という）であるジ
エチル亜鉛（以下「DEZ」と記す）の供給系統
Ｅとが接続されている。また、石英反応管７の中
には、高周波加熱用グラフアイトサセプタ９が配
設されており、そのサセプタ９上にはサフアイア
基板１０が載置されており、そのサフアイア基板
１０は、高周波コイル８により加熱される。各反
応ガス及びキヤリアガスは各供給系統からマニホ
ールド６で混合され、その混合ガスが石英反応管
７に導かれサフアイア基板１０に吹き付けられる
ことによりサフアイア基板１０上にAlXGa1-XＮ
の薄膜が成長する。 そして、各有機金属化号物ガスの混合比を変化
させることにより、組成比を変化させたり、亜鉛
をドープしてＩ型のAlXGa1-XＮを薄膜を形成す
ることができる。
「MOVPE」と記す）を用いて、窒化ガリウム系
化合物半導体（AlXGaX-1；Ｘ＝０を含む）薄膜
をサイフアイア基板上に気相成長させることが研
究されている。 この方法は、第３図に示すような気相成長装置
を用いて実施される。その気相成長装置におい
て、石英反応管７にはマニホールド６が接続され
ており、そのマニホールド６には、NH3の供給
系統ＡとH2、N2の供給系統Ｂと、有機金属化合
物ガスのトリメチルガリウム（以下「TMG」と
記す）の供給系統Ｃと、有機金属化合物ガスのト
リメチルアルミニウム（以下「TMA」と記す）
の供給系統Ｄと、ドーピング元素を含む反応ガス
（以下単に「ドーパントガス」という）であるジ
エチル亜鉛（以下「DEZ」と記す）の供給系統
Ｅとが接続されている。また、石英反応管７の中
には、高周波加熱用グラフアイトサセプタ９が配
設されており、そのサセプタ９上にはサフアイア
基板１０が載置されており、そのサフアイア基板
１０は、高周波コイル８により加熱される。各反
応ガス及びキヤリアガスは各供給系統からマニホ
ールド６で混合され、その混合ガスが石英反応管
７に導かれサフアイア基板１０に吹き付けられる
ことによりサフアイア基板１０上にAlXGa1-XＮ
の薄膜が成長する。 そして、各有機金属化号物ガスの混合比を変化
させることにより、組成比を変化させたり、亜鉛
をドープしてＩ型のAlXGa1-XＮを薄膜を形成す
ることができる。
このように従来の装置では、AlXGa1-XＮの結
晶成長が約1000℃という高温で行われるため、反
応ガスのTMG又はトリエチルガリウム（以下
「TEG」と記す）が分解し、カーボン状のすすが
石英反応管７に付着し、付着したすすが結晶中に
取り込まれ不純物として作用するという問題があ
る。 この問題を解決するため、従来は、石英反応管
７を取り外し、それをHF水の中に入れて洗浄し
ていた。しかし、石英反応管７は大きいので取り
外しが煩雑であると共に、高価であるため破損し
ないように細心の注意を払う必要があつた。 又、従来装置で、反応ガスが基板に到達する前
に反応してしまい結晶性が良くないことや、基板
に吹き付けられる反応ガスが乱流となり、基板全
面に均質な成長させることは困難であつた。 さらに、反応ガスが基板に吹き付けられた後、
広い反応室に拡散してしまうため、基板周辺の微
妙な流量コントロールが困難であり、反応ガスを
無駄に消費するという問題があつた。 本発明は、上記の問題点を解決するために成さ
れたものであり、その目的とするところは、気相
成長装置の使用性、成長する結晶の品質及び反応
ガスの経済性を改善することである。
晶成長が約1000℃という高温で行われるため、反
応ガスのTMG又はトリエチルガリウム（以下
「TEG」と記す）が分解し、カーボン状のすすが
石英反応管７に付着し、付着したすすが結晶中に
取り込まれ不純物として作用するという問題があ
る。 この問題を解決するため、従来は、石英反応管
７を取り外し、それをHF水の中に入れて洗浄し
ていた。しかし、石英反応管７は大きいので取り
外しが煩雑であると共に、高価であるため破損し
ないように細心の注意を払う必要があつた。 又、従来装置で、反応ガスが基板に到達する前
に反応してしまい結晶性が良くないことや、基板
に吹き付けられる反応ガスが乱流となり、基板全
面に均質な成長させることは困難であつた。 さらに、反応ガスが基板に吹き付けられた後、
広い反応室に拡散してしまうため、基板周辺の微
妙な流量コントロールが困難であり、反応ガスを
無駄に消費するという問題があつた。 本発明は、上記の問題点を解決するために成さ
れたものであり、その目的とするところは、気相
成長装置の使用性、成長する結晶の品質及び反応
ガスの経済性を改善することである。
上記問題点を解決するための発明の構成は、有
機金属化合物ガスを用いた気相成長装置におい
て、 反応室において結晶を成長させる基板を保持
し、基板を載置する面の法線が水平軸に対して傾
斜しているサセプタと、 第１反応ガスをサセプタの近傍まで、水平軸方
向に導く第１反応ガス管と、 第１反応ガス管の外側に同軸管として形成さ
れ、第２反応ガスをサセプタの近傍まで、水平軸
方向に導く第２反応ガス管と、 サセプタ及び第１反応ガス管及び第２反応ガス
管の開口部付近を覆い、水平軸に垂直な面におい
て、第１反応ガス管及び第２反応ガス管との〓間
が小さくなるように絞り込まれた開口端部を有
し、反応室の内側の少なくとも上面を覆い、反応
室に対し着脱自在に設けられたを補助管とを設け
たことである。
機金属化合物ガスを用いた気相成長装置におい
て、 反応室において結晶を成長させる基板を保持
し、基板を載置する面の法線が水平軸に対して傾
斜しているサセプタと、 第１反応ガスをサセプタの近傍まで、水平軸方
向に導く第１反応ガス管と、 第１反応ガス管の外側に同軸管として形成さ
れ、第２反応ガスをサセプタの近傍まで、水平軸
方向に導く第２反応ガス管と、 サセプタ及び第１反応ガス管及び第２反応ガス
管の開口部付近を覆い、水平軸に垂直な面におい
て、第１反応ガス管及び第２反応ガス管との〓間
が小さくなるように絞り込まれた開口端部を有
し、反応室の内側の少なくとも上面を覆い、反応
室に対し着脱自在に設けられたを補助管とを設け
たことである。
反応により発生したすすは反応室の少なくとも
上面を覆う補助管に付着する。この補助管は反応
室に対し着脱自在に設けられているので、反応室
の洗浄に際しては、この補助管のみを取り換えれ
ば良い。この補助管は石英反応管に比べて小さく
構成できるので着脱が簡単になる。また、新しい
補助管と取り換えるだけで直ぐに次の結晶成長を
行うことができるので、製造効率も向上する。 又、第１反応ガス及び第２反応ガスは、第１反
応ガス管及び第２反応ガス管の同軸管にて、基板
付近まで分離して導かれるので、途中におけるガ
スの反応が防止される。即ち、両ガスは基板付近
で初めて混合され、反応する前に基板表面に至
る。よつて、結晶性を向上されることができる。 更に、補助管の開口端部は、水平軸に垂直な面
において、第１反応ガス管及び第２反応ガス管と
の〓間が小さくなるように絞り込まれているの
で、補助管の開口端部の壁から第１及び第２反応
管の開口部までの間で反応ガスの停留が生じ、第
１及び第２反応管の開口部から基板までのガス流
を２つのガスの混合した整然とした流れ、即ち、
層流とすることができる。この結果、基板の全面
における成長する結晶の品質を均一とすることが
できる。又、補助管の上流側の開口端部が絞り込
まれているので、ガスの流れは、第１及び第２反
応管の開口部から基板方向に向かう水平軸方向の
流れとなり、上流に向かう流れは少なくなる。よ
つて、ガス流は層流となると共に、ガス流の微妙
な調整が可能となり、無駄なガスの損失も低下さ
せることができる。
上面を覆う補助管に付着する。この補助管は反応
室に対し着脱自在に設けられているので、反応室
の洗浄に際しては、この補助管のみを取り換えれ
ば良い。この補助管は石英反応管に比べて小さく
構成できるので着脱が簡単になる。また、新しい
補助管と取り換えるだけで直ぐに次の結晶成長を
行うことができるので、製造効率も向上する。 又、第１反応ガス及び第２反応ガスは、第１反
応ガス管及び第２反応ガス管の同軸管にて、基板
付近まで分離して導かれるので、途中におけるガ
スの反応が防止される。即ち、両ガスは基板付近
で初めて混合され、反応する前に基板表面に至
る。よつて、結晶性を向上されることができる。 更に、補助管の開口端部は、水平軸に垂直な面
において、第１反応ガス管及び第２反応ガス管と
の〓間が小さくなるように絞り込まれているの
で、補助管の開口端部の壁から第１及び第２反応
管の開口部までの間で反応ガスの停留が生じ、第
１及び第２反応管の開口部から基板までのガス流
を２つのガスの混合した整然とした流れ、即ち、
層流とすることができる。この結果、基板の全面
における成長する結晶の品質を均一とすることが
できる。又、補助管の上流側の開口端部が絞り込
まれているので、ガスの流れは、第１及び第２反
応管の開口部から基板方向に向かう水平軸方向の
流れとなり、上流に向かう流れは少なくなる。よ
つて、ガス流は層流となると共に、ガス流の微妙
な調整が可能となり、無駄なガスの損失も低下さ
せることができる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明
する。第１図は本発明の具体的な一実施例に係る
気相成長装置の構成を示した断面図である。円形
の石英反応管２１で囲われた反応室２０では、サ
セプタ２２が操作棒２３に支持されており、その
サセプタ２２は操作棒２３によつて位置の調整が
行われる。また、サセプタ２２の主面にはサフア
イア基板２４が配設されている。尚、８は高周波
コイルであり、サフアイア基板２４を加熱するた
めのものである。 一方、反応室２０のガスの流入側には、第１反
応ガス管２５と第２反応ガス管２６とが配設され
ている。第１反応ガス管２５は第２反応ガス管２
６と同心状に、第２反応ガス管２６の内部に配設
されている。その第１反応ガス管２５は第１マニ
ホールド２７に接続され、第２反応ガス管２６は
第２マニホールド２８に接続されている。そし
て、第１マニホールド２７にはNH3の供給系統
Ｈとキヤリアガスの供給系統ＩとTMGの供給系
統ＪとTMAの供給系統Ｋとが接続され、第２マ
ニホールド２８にはキヤリアガスの供給系統Ｉと
DEZの供給系統Ｌとが接続されている。 また、反応室２０には、断面が半円弧状で筒状
をした補助管４０が配設されている。その補助管
４０は第２図に示すように底部４０ａと４０ｂが
石英反応管２１の管璧２１ａに当接し、管壁２１
ａにより支持されている。補助管４０はサセプタ
２２の載置されている反応室２０の上部を覆つて
いる。そして、側板４１を取り外し、補助管４０
を石英反応管２１の管壁２１ａ上をスライドさせ
て、取り外したり反応室２０に設置したりするこ
とができる。 このような装置構成により、第１反応ガス管２
５の開口部２５ａから、NH3とTMGとTMAと
H2との混合ガスが反応室２０に流出し、第２反
応ガス管２６の開口部２６ａから、DEZとH2と
の混合ガスが反応室２０に流出する。 Ｎ型のAlXGa1-XＮ薄膜を形成する場合には、
第１反応ガス管２５だけから混合ガスを流出させ
れば良く、Ｉ型のAlXGa1-XＮ薄膜を形成する場
合には、第１反応ガス管２５と第２反応ガス管２
６とからそれぞれの混合ガスを流出させれば良
い。AlXGa1-XＮ薄膜を形成する場合には、ドー
パントガスであるDEZは第１反応ガス管２５か
ら流出する反応ガスとサフアイア基板２４の近辺
の反応室２０ａで初めて混合されることになる。
そして、DEZはサフアイア基板２４に吹き付け
られ熱分解し、ドーパント元素は成長するAlX
Ga1-XＮにドーピングされて、Ｉ型のAlXGa1-XＮ
が得られる。この場合、第１反応ガス管２５と第
２反応ガス管２６とで分離して、反応ガスとドー
パントガスがサフアイア基板２４の付近の反応室
２５ａまで導かれるので、従来装置で生じるガス
の導入管におけるDEZとTMG又はTMAとの反
応が抑制されるため、良好なドーピングが行われ
る。 尚、サセプタ２２の反応ガスの流れる方向Ｘに
対する傾斜角θは、45度に構成されている。この
ように傾斜させることにより、サセプタ２２をガ
ス流に対し直角に構成した場合に比べて良好な結
晶が得られた。 又、開口部２５ａ，２６ａとサフアイア基板２
４との間隔は、10〜60mmに制御棒２３により調整
されるのが望ましい。 このような装置で、良質のAlXGa1-XＮ薄膜を
気相成長させることができる。補助管４０にすす
が付着した場合には、側板４１を取り外して中の
補助管４０を取り出し、他の洗浄された補助管と
交換すれば、直ちに次の結晶を行うことができ
る。
する。第１図は本発明の具体的な一実施例に係る
気相成長装置の構成を示した断面図である。円形
の石英反応管２１で囲われた反応室２０では、サ
セプタ２２が操作棒２３に支持されており、その
サセプタ２２は操作棒２３によつて位置の調整が
行われる。また、サセプタ２２の主面にはサフア
イア基板２４が配設されている。尚、８は高周波
コイルであり、サフアイア基板２４を加熱するた
めのものである。 一方、反応室２０のガスの流入側には、第１反
応ガス管２５と第２反応ガス管２６とが配設され
ている。第１反応ガス管２５は第２反応ガス管２
６と同心状に、第２反応ガス管２６の内部に配設
されている。その第１反応ガス管２５は第１マニ
ホールド２７に接続され、第２反応ガス管２６は
第２マニホールド２８に接続されている。そし
て、第１マニホールド２７にはNH3の供給系統
Ｈとキヤリアガスの供給系統ＩとTMGの供給系
統ＪとTMAの供給系統Ｋとが接続され、第２マ
ニホールド２８にはキヤリアガスの供給系統Ｉと
DEZの供給系統Ｌとが接続されている。 また、反応室２０には、断面が半円弧状で筒状
をした補助管４０が配設されている。その補助管
４０は第２図に示すように底部４０ａと４０ｂが
石英反応管２１の管璧２１ａに当接し、管壁２１
ａにより支持されている。補助管４０はサセプタ
２２の載置されている反応室２０の上部を覆つて
いる。そして、側板４１を取り外し、補助管４０
を石英反応管２１の管壁２１ａ上をスライドさせ
て、取り外したり反応室２０に設置したりするこ
とができる。 このような装置構成により、第１反応ガス管２
５の開口部２５ａから、NH3とTMGとTMAと
H2との混合ガスが反応室２０に流出し、第２反
応ガス管２６の開口部２６ａから、DEZとH2と
の混合ガスが反応室２０に流出する。 Ｎ型のAlXGa1-XＮ薄膜を形成する場合には、
第１反応ガス管２５だけから混合ガスを流出させ
れば良く、Ｉ型のAlXGa1-XＮ薄膜を形成する場
合には、第１反応ガス管２５と第２反応ガス管２
６とからそれぞれの混合ガスを流出させれば良
い。AlXGa1-XＮ薄膜を形成する場合には、ドー
パントガスであるDEZは第１反応ガス管２５か
ら流出する反応ガスとサフアイア基板２４の近辺
の反応室２０ａで初めて混合されることになる。
そして、DEZはサフアイア基板２４に吹き付け
られ熱分解し、ドーパント元素は成長するAlX
Ga1-XＮにドーピングされて、Ｉ型のAlXGa1-XＮ
が得られる。この場合、第１反応ガス管２５と第
２反応ガス管２６とで分離して、反応ガスとドー
パントガスがサフアイア基板２４の付近の反応室
２５ａまで導かれるので、従来装置で生じるガス
の導入管におけるDEZとTMG又はTMAとの反
応が抑制されるため、良好なドーピングが行われ
る。 尚、サセプタ２２の反応ガスの流れる方向Ｘに
対する傾斜角θは、45度に構成されている。この
ように傾斜させることにより、サセプタ２２をガ
ス流に対し直角に構成した場合に比べて良好な結
晶が得られた。 又、開口部２５ａ，２６ａとサフアイア基板２
４との間隔は、10〜60mmに制御棒２３により調整
されるのが望ましい。 このような装置で、良質のAlXGa1-XＮ薄膜を
気相成長させることができる。補助管４０にすす
が付着した場合には、側板４１を取り外して中の
補助管４０を取り出し、他の洗浄された補助管と
交換すれば、直ちに次の結晶を行うことができ
る。
第１図は本発明の具体的な一実施例に係る気相
成長装置の構成を示した構成図。第２図はその装
置における反応室の断面図。第３図は従来の気相
成長装置の構成を示した構成図である。 ７……石英反応管、８……高周波コイル、９…
…サセプタ、１０……サフアイア基板、２０……
反応室、２１……石英反応管、２２……サセプ
タ、２３……制御棒、２４……サフアイア基板、
２５……第１反応ガス管、２６……第２反応ガス
管、２７……第１マニホールド、２８……第２マ
ニホールド、４０……補助管、４１……側壁、Ｈ
……NH3の供給系統、Ｉ……キヤリアガスの供
給系統、Ｊ……TMGの供給系統、Ｋ……TMA
の供給系統、Ｌ……DEZの供給系統。
成長装置の構成を示した構成図。第２図はその装
置における反応室の断面図。第３図は従来の気相
成長装置の構成を示した構成図である。 ７……石英反応管、８……高周波コイル、９…
…サセプタ、１０……サフアイア基板、２０……
反応室、２１……石英反応管、２２……サセプ
タ、２３……制御棒、２４……サフアイア基板、
２５……第１反応ガス管、２６……第２反応ガス
管、２７……第１マニホールド、２８……第２マ
ニホールド、４０……補助管、４１……側壁、Ｈ
……NH3の供給系統、Ｉ……キヤリアガスの供
給系統、Ｊ……TMGの供給系統、Ｋ……TMA
の供給系統、Ｌ……DEZの供給系統。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 有機金属化合物ガスを用いた気相成長装置に
おいて、 反応室において結晶を成長させる基板を保持
し、前記基板を載置する面の法線が水平軸に対し
て傾斜しているサセプタと、 第１反応ガスを前記サセプタの近傍まで、前記
水平軸方向に導く第１反応ガス管と、 前記第１反応ガス管の外側に同軸管として形成
され、第２反応ガスを前記サセプタの近傍まで、
前記水平軸方向に導く第２反応ガス管と、 前記サセプタ及び前記第１反応ガス管及び第２
反応ガス管の開口部付近を覆い、前記水平軸に垂
直な面において、前記第１反応ガス管及び第２反
応ガス管との〓間が小さくなるように絞り込まれ
た開口端部を有し、前記反応室の内側の少なくと
も上面を覆い、前記反応室に対し着脱自在に設け
られたを補助管と を有す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 |
|---|---|---|---|
| JP62021121A JPS63188934A (ja) | 1987-01-31 | 1987-01-31 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62021121A JPS63188934A (ja) | 1987-01-31 | 1987-01-31 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63188934A JPS63188934A (ja) | 1988-08-04 |
| JPH0573251B2 true JPH0573251B2 (ja) | 1993-10-14 |
Family
ID=12046048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62021121A Granted JPS63188934A (ja) | 1987-01-31 | 1987-01-31 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63188934A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2514359Y2 (ja) * | 1990-08-06 | 1996-10-16 | 古河電気工業株式会社 | サセプタ浄化用真空ベ―キング装置 |
-
1987
- 1987-01-31 JP JP62021121A patent/JPS63188934A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63188934A (ja) | 1988-08-04 |
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