JPH0590161A - 有機金属気相成長装置 - Google Patents
有機金属気相成長装置Info
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- JPH0590161A JPH0590161A JP24875191A JP24875191A JPH0590161A JP H0590161 A JPH0590161 A JP H0590161A JP 24875191 A JP24875191 A JP 24875191A JP 24875191 A JP24875191 A JP 24875191A JP H0590161 A JPH0590161 A JP H0590161A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】安全な固体原料を使用効率よく有効に結晶成長
に使うことができる有機金属気相成長装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】固体Ｖ族材料１３を収容する容器１２と、反応
管２１内に設けられたＶ族吹出し口１５と、容器１２と
吹出し口１４をむすび、かつ容器１２より高温に加熱さ
れた加熱配管と、それらと隔離された別系統の III族供
給ラインを有する有機金属気相成長装置。
に使うことができる有機金属気相成長装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】固体Ｖ族材料１３を収容する容器１２と、反応
管２１内に設けられたＶ族吹出し口１５と、容器１２と
吹出し口１４をむすび、かつ容器１２より高温に加熱さ
れた加熱配管と、それらと隔離された別系統の III族供
給ラインを有する有機金属気相成長装置。
Description
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機金属化合物を用い
る化学気相成長（以下ＭＯＣＶＤと記す）を行うための
装置に関する。
る化学気相成長（以下ＭＯＣＶＤと記す）を行うための
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＯＣＶＤは、再現性、制御性がよいと
いう利点を有するため、現在、ＨＥＭＴ、レーザ、ＨＢ
Ｔ等の III−Ｖ族半導体デバイスの結晶成長方法として
盛んに用いられている。しかしながら、ＭＯＣＶＤはＶ
族原料としてＡｓＨ3 、ＰＨ3等のハイドライド系化合
物を用いており、安全性の上でその毒性が非常に大きい
問題となっている。また、Ｖ族原料にハイドライド系化
合物を用いることは、材料の使用効率の悪さというもう
一つの問題点をも有している。すなわち、ＭＯＣＶＤ法
において、ＡｓＨ3 、ＰＨ3 等は加熱された基板上で熱
分解されてＡｓ、Ｐになり結晶成長に用いられる。従っ
て、熱分解されなかった原料は排ガスとして捨てられて
しまう。現状のＭＯＣＶＤ装置では、結晶成長の制御性
を向上させるために反応管内を減圧にし流速を上げるた
め、熱分解が起こりにくく、多くのＡｓＨ3 、ＰＨ3 は
未分解のまま反応管外に排出されてしまう。つまり、原
料の使用効率の悪さは、大量の有害な排ガスの発生を引
き起こし、安全性の上での問題をより大きなものにして
いる。
いう利点を有するため、現在、ＨＥＭＴ、レーザ、ＨＢ
Ｔ等の III−Ｖ族半導体デバイスの結晶成長方法として
盛んに用いられている。しかしながら、ＭＯＣＶＤはＶ
族原料としてＡｓＨ3 、ＰＨ3等のハイドライド系化合
物を用いており、安全性の上でその毒性が非常に大きい
問題となっている。また、Ｖ族原料にハイドライド系化
合物を用いることは、材料の使用効率の悪さというもう
一つの問題点をも有している。すなわち、ＭＯＣＶＤ法
において、ＡｓＨ3 、ＰＨ3 等は加熱された基板上で熱
分解されてＡｓ、Ｐになり結晶成長に用いられる。従っ
て、熱分解されなかった原料は排ガスとして捨てられて
しまう。現状のＭＯＣＶＤ装置では、結晶成長の制御性
を向上させるために反応管内を減圧にし流速を上げるた
め、熱分解が起こりにくく、多くのＡｓＨ3 、ＰＨ3 は
未分解のまま反応管外に排出されてしまう。つまり、原
料の使用効率の悪さは、大量の有害な排ガスの発生を引
き起こし、安全性の上での問題をより大きなものにして
いる。
【０００３】このような問題に鑑み、現在Ｖ族原料とし
てのハイドライド系化合物の代替品として毒性の低い有
機材料が研究されているが、結晶成長した薄膜の純度と
いう点で問題があり未だに実用に至っていない。一方、
固体砒素原料を用いる方法も提案されているが（Ｊ．Ｅ
ｌｅｃｔｒ．Ｍａｔｅｒ．１４（１９８５）ｐ．４３
３）、結晶成長されたＧａＡｓ薄膜の表面モホロジー等
の薄膜特性が未だ不十分である。Ｖ族原料として固体原
料を用いることは、安全性の面及び材料の使用効率の面
から極めて有利であるが、このような技術は確立されて
いないのが現状である。
てのハイドライド系化合物の代替品として毒性の低い有
機材料が研究されているが、結晶成長した薄膜の純度と
いう点で問題があり未だに実用に至っていない。一方、
固体砒素原料を用いる方法も提案されているが（Ｊ．Ｅ
ｌｅｃｔｒ．Ｍａｔｅｒ．１４（１９８５）ｐ．４３
３）、結晶成長されたＧａＡｓ薄膜の表面モホロジー等
の薄膜特性が未だ不十分である。Ｖ族原料として固体原
料を用いることは、安全性の面及び材料の使用効率の面
から極めて有利であるが、このような技術は確立されて
いないのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明はかかる事情
に鑑みてなされたものであって、安全な固体原料を使用
効率よく有効に結晶成長に使うことができる有機金属気
相成長装置を提供することを目的とする。 ［発明の構成］
に鑑みてなされたものであって、安全な固体原料を使用
効率よく有効に結晶成長に使うことができる有機金属気
相成長装置を提供することを目的とする。 ［発明の構成］
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するために、反応容器と、固体Ｖ族材料を収容する
Ｖ族材料容器と、この容器を加熱して固体Ｖ族材料を蒸
発させるための加熱手段と、反応容器内に設けられ前記
固体Ｖ族材料の蒸気を吹出すＶ族吹出し口と、前記Ｖ族
材料容器と前記吹出し口とを結び、前記Ｖ族材料容器よ
り高温に加熱された加熱配管と、これらと隔離されて設
けられ、前記反応容器内に III族元素を含有する物質を
供給するための III族元素供給ラインとを有することを
特徴とする有機金属気相成長装置を提供する。
解決するために、反応容器と、固体Ｖ族材料を収容する
Ｖ族材料容器と、この容器を加熱して固体Ｖ族材料を蒸
発させるための加熱手段と、反応容器内に設けられ前記
固体Ｖ族材料の蒸気を吹出すＶ族吹出し口と、前記Ｖ族
材料容器と前記吹出し口とを結び、前記Ｖ族材料容器よ
り高温に加熱された加熱配管と、これらと隔離されて設
けられ、前記反応容器内に III族元素を含有する物質を
供給するための III族元素供給ラインとを有することを
特徴とする有機金属気相成長装置を提供する。
【０００６】この場合に、Ｖ族材料容器にキャリアであ
る水素を注入することもできる。また、加熱配管にキャ
リアである水素を流入させるてもよい。さらに、Ｖ族蒸
気の流量を調節する流量調整用のノズルを設けることも
できる。
る水素を注入することもできる。また、加熱配管にキャ
リアである水素を流入させるてもよい。さらに、Ｖ族蒸
気の流量を調節する流量調整用のノズルを設けることも
できる。
【０００７】上述したように、固体原料を用いる方法は
安全性の上からも材料の使用効率の上からも非常に好ま
しい方法であるので、本願発明者らは、Ｖ族原料として
固体原料を用いたＭＯＣＶＤについて種々研究を重ね従
来技術の問題点の原因について検討した。その結果、そ
の原因の一つは、 III族原料とＶ族蒸気との気相中の中
間反応にあることが判明した。すなわち、従来の装置で
は、Ｖ族蒸気が配管や反応管の管壁に付着することを防
ぐためにそれらを加熱していたが、その結果III族原料
も途中で分解してしまいＶ族蒸気と反応し中間反応物を
生成して結晶成長に悪影響を及ぼしてしまう。また、他
の原因として、Ｖ族蒸気の基板面内分布の悪さが上げら
れる。そのため、最適成長条件が基板面内で同時に満た
すことができず良好な結晶成長が行えなかった。この発
明は、このような検討結果に基づいてなされたものであ
る。
安全性の上からも材料の使用効率の上からも非常に好ま
しい方法であるので、本願発明者らは、Ｖ族原料として
固体原料を用いたＭＯＣＶＤについて種々研究を重ね従
来技術の問題点の原因について検討した。その結果、そ
の原因の一つは、 III族原料とＶ族蒸気との気相中の中
間反応にあることが判明した。すなわち、従来の装置で
は、Ｖ族蒸気が配管や反応管の管壁に付着することを防
ぐためにそれらを加熱していたが、その結果III族原料
も途中で分解してしまいＶ族蒸気と反応し中間反応物を
生成して結晶成長に悪影響を及ぼしてしまう。また、他
の原因として、Ｖ族蒸気の基板面内分布の悪さが上げら
れる。そのため、最適成長条件が基板面内で同時に満た
すことができず良好な結晶成長が行えなかった。この発
明は、このような検討結果に基づいてなされたものであ
る。
【０００８】
【作用】本発明によれば、加熱配管がＶ族材料容器より
も高温に加熱されているので、Ｖ族材料容器内から発生
したＶ族蒸気が、管壁に付着することなしに反応管内に
設けられたＶ族吹出し口に運ばれ、Ｖ族吹出し口から基
板に向けて放出され、結晶成長に用いられる。この場
合、通常のＭＯＣＶＤとは異なり、Ｖ族原料は化合物で
なく単体で基板に到達するため、熱分解する必要がな
く、また、上述したように管壁への蒸気付着も生じない
ので原料の使用効率を大幅に向上することができる。ま
た、Ｖ族材料供給系と離隔した別系統の III族供給ライ
ンを有しているので、基板到達以前に III族原料が熱分
解することが防止され、結晶成長に不都合な中間反応を
押さえることができる。
も高温に加熱されているので、Ｖ族材料容器内から発生
したＶ族蒸気が、管壁に付着することなしに反応管内に
設けられたＶ族吹出し口に運ばれ、Ｖ族吹出し口から基
板に向けて放出され、結晶成長に用いられる。この場
合、通常のＭＯＣＶＤとは異なり、Ｖ族原料は化合物で
なく単体で基板に到達するため、熱分解する必要がな
く、また、上述したように管壁への蒸気付着も生じない
ので原料の使用効率を大幅に向上することができる。ま
た、Ｖ族材料供給系と離隔した別系統の III族供給ライ
ンを有しているので、基板到達以前に III族原料が熱分
解することが防止され、結晶成長に不都合な中間反応を
押さえることができる。
【０００９】なお、Ｖ族材料容器にキャリアである水素
を注入すること、又は加熱配管にキャリアである水素を
流入させることにより、Ｖ族原料蒸気の流れを良くする
ことができ、ひいては制御性、基板面内均一性の向上が
はかれる。さらに、Ｖ族蒸気の流量調整用のノズルを持
つことにより、Ｖ族原料を比較的早い応答速度で有効に
制御することができる。
を注入すること、又は加熱配管にキャリアである水素を
流入させることにより、Ｖ族原料蒸気の流れを良くする
ことができ、ひいては制御性、基板面内均一性の向上が
はかれる。さらに、Ｖ族蒸気の流量調整用のノズルを持
つことにより、Ｖ族原料を比較的早い応答速度で有効に
制御することができる。
【００１０】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００１１】図１は、第１の実施例に係る有機金属気相
成長装置の構成図である。ここでは、ＧａＡｓ基板上に
ＧａＡｓ薄膜を成長する場合について述べる。反応管２
１内には、サセプタ１７が設けられており、その上には
サセプタ１７により加熱されたＧａＡｓ基板１６が載置
されている。反応管２１の上方には、Ｖ族原料としての
固体砒素１３が収容された容器１２が設けられている。
この容器１２の周囲にはヒ−タ１１ａが巻回されてお
り、このヒ−タ１１ａにより高温に加熱されて容器１２
内の固体砒素１３が蒸発する。容器１２には下方に向っ
て伸びる加熱配管１４が連結されている。この加熱配管
１４はヒ−タ１１ｂにより容器１２よりも高温に加熱さ
れる。加熱配管１４の下端には吹出し口１５が設けられ
ており、この吹出し口１５から砒素蒸気が反応管２１内
のＧａＡｓ基板１６に供給される。
成長装置の構成図である。ここでは、ＧａＡｓ基板上に
ＧａＡｓ薄膜を成長する場合について述べる。反応管２
１内には、サセプタ１７が設けられており、その上には
サセプタ１７により加熱されたＧａＡｓ基板１６が載置
されている。反応管２１の上方には、Ｖ族原料としての
固体砒素１３が収容された容器１２が設けられている。
この容器１２の周囲にはヒ−タ１１ａが巻回されてお
り、このヒ−タ１１ａにより高温に加熱されて容器１２
内の固体砒素１３が蒸発する。容器１２には下方に向っ
て伸びる加熱配管１４が連結されている。この加熱配管
１４はヒ−タ１１ｂにより容器１２よりも高温に加熱さ
れる。加熱配管１４の下端には吹出し口１５が設けられ
ており、この吹出し口１５から砒素蒸気が反応管２１内
のＧａＡｓ基板１６に供給される。
【００１２】反応管２１の上部にはガス導入口１８が設
けられており、ここからキャリアガスである水素ガスが
反応管２１内に供給される。この水素ガスは砒素蒸気が
基板上方の反応管壁に付着するのを抑える効果もある。
反応管２１の下部には、ガス排出口２２が設けられてお
り、この排出口２２には図示しない排気系が連結されて
いる。
けられており、ここからキャリアガスである水素ガスが
反応管２１内に供給される。この水素ガスは砒素蒸気が
基板上方の反応管壁に付着するのを抑える効果もある。
反応管２１の下部には、ガス排出口２２が設けられてお
り、この排出口２２には図示しない排気系が連結されて
いる。
【００１３】反応容器２１の側方には通常のＭＯＣＶＤ
装置と同様に III族原料供給用のバブラ１９が設けられ
ている。このバブラ１９内にはトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）が貯留されており、配管２３を通って供給された
水素ガスによりＴＭＧがバブリングされる。このバブラ
１９でガス状になった III族原料としてのＴＭＧが III
族原料供給ライン２０を通って反応管２１内の基板１６
に向って供給される。
装置と同様に III族原料供給用のバブラ１９が設けられ
ている。このバブラ１９内にはトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）が貯留されており、配管２３を通って供給された
水素ガスによりＴＭＧがバブリングされる。このバブラ
１９でガス状になった III族原料としてのＴＭＧが III
族原料供給ライン２０を通って反応管２１内の基板１６
に向って供給される。
【００１４】このように構成されるＭＯＣＶＤ装置にお
いては、ガス導入口１８からキャリアガスとしての水素
ガスを導入しながら、ヒーター１１ａ，ｂにより容器１
２及び加熱配管１４を加熱して固体砒素１３からの砒素
蒸気を吹出し口１５から基板１６に向けて供給すると共
に、バブラ１９から III族原料供給ライン２０を通って
ＴＭＧガスを基板１６に向けて供給する。この場合に、
排気系によりガス排出口２２を介して反応管２１内を排
気することにより、反応管２１内を例えば７０Torrの減
圧状態に保持する。
いては、ガス導入口１８からキャリアガスとしての水素
ガスを導入しながら、ヒーター１１ａ，ｂにより容器１
２及び加熱配管１４を加熱して固体砒素１３からの砒素
蒸気を吹出し口１５から基板１６に向けて供給すると共
に、バブラ１９から III族原料供給ライン２０を通って
ＴＭＧガスを基板１６に向けて供給する。この場合に、
排気系によりガス排出口２２を介して反応管２１内を排
気することにより、反応管２１内を例えば７０Torrの減
圧状態に保持する。
【００１５】このようにしてＶ族原料である砒素蒸気と
III族原料であるＴＭＧガスが基板１６に供給されるこ
とにより、基板１６上にＧａＡｓが気相成長する。この
際に、Ｖ族原料はＡｓ単体で基板に到達するため、熱分
解する必要がなく、また、上述したように加熱配管１４
が容器１２よりも高温に加熱されているため管壁へのＡ
ｓ蒸気付着も生じない。従って、原料の使用効率が極め
て高い。また、Ｖ族材料供給系と離隔した別系統の III
族供給ライン２０を有しているので、基板到達以前に I
II族原料としてのＴＭＧが熱分解することが防止され、
結晶成長に不都合な中間反応を押さえることができる。
III族原料であるＴＭＧガスが基板１６に供給されるこ
とにより、基板１６上にＧａＡｓが気相成長する。この
際に、Ｖ族原料はＡｓ単体で基板に到達するため、熱分
解する必要がなく、また、上述したように加熱配管１４
が容器１２よりも高温に加熱されているため管壁へのＡ
ｓ蒸気付着も生じない。従って、原料の使用効率が極め
て高い。また、Ｖ族材料供給系と離隔した別系統の III
族供給ライン２０を有しているので、基板到達以前に I
II族原料としてのＴＭＧが熱分解することが防止され、
結晶成長に不都合な中間反応を押さえることができる。
【００１６】このような有機金属気相成長装置を用い
て、成長温度６５０℃成長速度１μｍ／ｈでＧａＡｓ薄
膜を成長したところ、表面モホロジーの良好なノンドー
プで１０15ｃｍ-3オ−ダ−のｎタイプの成長膜を得るこ
とができた。また、結晶成長時には、当然なことである
がＡｓＨ3 というような有害な排ガスは発生せず、安全
性が極めて向上したことが確認されたた。そのうえ、Ａ
ｓは砒素蒸気という単体で供給されるため熱的に分解す
る必要がなく、また加熱配管１４の管壁への砒素蒸気付
着が防止されるので、原料の使用効率が著しく高いこと
が確認された。
て、成長温度６５０℃成長速度１μｍ／ｈでＧａＡｓ薄
膜を成長したところ、表面モホロジーの良好なノンドー
プで１０15ｃｍ-3オ−ダ−のｎタイプの成長膜を得るこ
とができた。また、結晶成長時には、当然なことである
がＡｓＨ3 というような有害な排ガスは発生せず、安全
性が極めて向上したことが確認されたた。そのうえ、Ａ
ｓは砒素蒸気という単体で供給されるため熱的に分解す
る必要がなく、また加熱配管１４の管壁への砒素蒸気付
着が防止されるので、原料の使用効率が著しく高いこと
が確認された。
【００１７】次に、第２の実施例について説明する。図
２はこの実施例に係る有機金属気相成長装置の構成図で
ある。第１の実施例が縦型の反応管であるのに対し、本
実施例では横型の反応管４１を用いる。反応管４１の上
方には、Ｖ族原料としての固体砒素３３が収容された容
器３２が設けられている。この容器３２の周囲にはヒ−
タ３１ａが巻回されており、このヒ−タ３１ａにより高
温に加熱されて容器３２内の固体砒素３３が蒸発する。
容器３２の上部には水素キャリア導入口４５が設けられ
ており、さらに下方に向って伸びる加熱配管３４が連結
されている。水素キャリア導入口４５は容器３２と同様
にヒ−タ３１ａによって加熱され、加熱された水素ガス
がキャリアガスとして容器３２に導入される。一方、加
熱配管３４はヒ−タ３１ｂにより容器３２よりも高温に
加熱される。加熱配管１４の下端には吹出し口３５が設
けられており、この吹出し口３５から水素ガスにキャリ
アされた砒素蒸気が反応管４１内のＧａＡｓ基板１６に
供給される。
２はこの実施例に係る有機金属気相成長装置の構成図で
ある。第１の実施例が縦型の反応管であるのに対し、本
実施例では横型の反応管４１を用いる。反応管４１の上
方には、Ｖ族原料としての固体砒素３３が収容された容
器３２が設けられている。この容器３２の周囲にはヒ−
タ３１ａが巻回されており、このヒ−タ３１ａにより高
温に加熱されて容器３２内の固体砒素３３が蒸発する。
容器３２の上部には水素キャリア導入口４５が設けられ
ており、さらに下方に向って伸びる加熱配管３４が連結
されている。水素キャリア導入口４５は容器３２と同様
にヒ−タ３１ａによって加熱され、加熱された水素ガス
がキャリアガスとして容器３２に導入される。一方、加
熱配管３４はヒ−タ３１ｂにより容器３２よりも高温に
加熱される。加熱配管１４の下端には吹出し口３５が設
けられており、この吹出し口３５から水素ガスにキャリ
アされた砒素蒸気が反応管４１内のＧａＡｓ基板１６に
供給される。
【００１８】反応管４１の側部にはガス導入口３８が設
けられており、ここから実施例１と同様にして III族原
料としてのＴＭＧガスが供給される。また、反応管４１
の反対側の側部にはガス排出口４２が設けられており、
この排出口４２には図示しない排気系が連結されてい
る。
けられており、ここから実施例１と同様にして III族原
料としてのＴＭＧガスが供給される。また、反応管４１
の反対側の側部にはガス排出口４２が設けられており、
この排出口４２には図示しない排気系が連結されてい
る。
【００１９】このように構成されるＭＯＣＶＤ装置にお
いては、ヒ−タ３１ａ，ｂにより水素キャリア導入口４
５、容器３２、及び配管３４を加熱しながら固体砒素３
３からの蒸気を水素ガスにキャリアさせて吹出し口３５
から基板１６に向けて供給する。また、ガス導入口３８
から基板１６に III族原料としてのＴＭＧガスを水素キ
ャリアと共に供給する。この場合、反応管４１内は実施
例１と同様、例えば７０Torr程度の減圧状態である。
いては、ヒ−タ３１ａ，ｂにより水素キャリア導入口４
５、容器３２、及び配管３４を加熱しながら固体砒素３
３からの蒸気を水素ガスにキャリアさせて吹出し口３５
から基板１６に向けて供給する。また、ガス導入口３８
から基板１６に III族原料としてのＴＭＧガスを水素キ
ャリアと共に供給する。この場合、反応管４１内は実施
例１と同様、例えば７０Torr程度の減圧状態である。
【００２０】このようにしてＶ族原料である砒素蒸気と
III族原料であるＴＭＧガスが基板１６に供給されるこ
とにより、基板１６上にＧａＡｓが気相成長する。この
実施例においても第１の実施例と同様な効果が得られる
ことはもちろんのこと、砒素蒸気を水素ガスにキャリア
させて供給するため砒素蒸気の流れが良くなるといった
効果が付加される。
III族原料であるＴＭＧガスが基板１６に供給されるこ
とにより、基板１６上にＧａＡｓが気相成長する。この
実施例においても第１の実施例と同様な効果が得られる
ことはもちろんのこと、砒素蒸気を水素ガスにキャリア
させて供給するため砒素蒸気の流れが良くなるといった
効果が付加される。
【００２１】本実施例による有機金属気相成長装置を用
いて、成長温度６５０℃成長速度１μｍ／ｈでＧａＡｓ
薄膜を成長したところ、表面モホロジーの良好なノンド
ープで１０15ｃｍ-3オ−ダ−のｎタイプの成長膜を得る
ことができた。また、第１の実施例の場合よりキャリア
濃度の面内分布が向上した。これは、容器３２に設けら
れた水素キャリア導入口４５からキャリアガスとしての
水素ガスが導入されるため、砒素蒸気の流れが良くなり
基板面上でのＶ族と III族との比が均一になり、結晶の
面内分布が向上したためと考えられる。当然なことであ
るが、結晶成長時には、ＡｓＨ3 というような有害な排
ガスは発生せず、安全性が極めて向上したことが確認さ
れた。そのうえ、Ａｓは砒素蒸気という単体で供給され
るため熱的に分解する必要がなく、また加熱配管３４の
管壁への砒素蒸気付着が防止されるので、使用効率も向
上した。
いて、成長温度６５０℃成長速度１μｍ／ｈでＧａＡｓ
薄膜を成長したところ、表面モホロジーの良好なノンド
ープで１０15ｃｍ-3オ−ダ−のｎタイプの成長膜を得る
ことができた。また、第１の実施例の場合よりキャリア
濃度の面内分布が向上した。これは、容器３２に設けら
れた水素キャリア導入口４５からキャリアガスとしての
水素ガスが導入されるため、砒素蒸気の流れが良くなり
基板面上でのＶ族と III族との比が均一になり、結晶の
面内分布が向上したためと考えられる。当然なことであ
るが、結晶成長時には、ＡｓＨ3 というような有害な排
ガスは発生せず、安全性が極めて向上したことが確認さ
れた。そのうえ、Ａｓは砒素蒸気という単体で供給され
るため熱的に分解する必要がなく、また加熱配管３４の
管壁への砒素蒸気付着が防止されるので、使用効率も向
上した。
【００２２】次に、第３の実施例について説明する。図
３はこの実施例に係る有機金属気相成長装置の構成図で
ある。第２の実施例が砒素蒸気の流れを良くするために
高温容器に取り付けた水素キャリア導入口から水素を導
入するのに対し、本実施例では水素キャリア導入口を加
熱配管に取り付けた例を示す。反応管６１の上方には、
Ｖ族原料としての固体砒素５３が収容された容器５２が
設けられている。この容器５２の周囲にはヒ−タ５１ａ
が巻回されており、このヒ−タ５１ａにより高温に加熱
されて容器５２内の固体砒素５３が蒸発する。容器５２
には加熱配管５４が連結されており、この加熱配管５４
は容器５２から側方に伸びさらに反応管６１に向って伸
びている。加熱配管５４の上部には水素キャリア導入口
６６が設けられている。この加熱配管５４及び水素キャ
リア導入口６６はヒ−タ５１ｂ，ｃ，ｄにより容器５２
よりも高温に加熱され、容器５２からの砒素蒸気が高温
の水素ガスにキャリアされて吹出し口５５から基板１６
に供給される。
３はこの実施例に係る有機金属気相成長装置の構成図で
ある。第２の実施例が砒素蒸気の流れを良くするために
高温容器に取り付けた水素キャリア導入口から水素を導
入するのに対し、本実施例では水素キャリア導入口を加
熱配管に取り付けた例を示す。反応管６１の上方には、
Ｖ族原料としての固体砒素５３が収容された容器５２が
設けられている。この容器５２の周囲にはヒ−タ５１ａ
が巻回されており、このヒ−タ５１ａにより高温に加熱
されて容器５２内の固体砒素５３が蒸発する。容器５２
には加熱配管５４が連結されており、この加熱配管５４
は容器５２から側方に伸びさらに反応管６１に向って伸
びている。加熱配管５４の上部には水素キャリア導入口
６６が設けられている。この加熱配管５４及び水素キャ
リア導入口６６はヒ−タ５１ｂ，ｃ，ｄにより容器５２
よりも高温に加熱され、容器５２からの砒素蒸気が高温
の水素ガスにキャリアされて吹出し口５５から基板１６
に供給される。
【００２３】反応管６１の側部にはガス導入口５８が設
けられており、ここから実施例１，２と同様にして III
族原料としてのＴＭＧガスが供給される。また、反応管
６１の反対側の側部にはガス排出口６２が設けられてお
り、この排出口６２には図示しない排気系が連結されて
いる。また、反応容器６１は上壁中央部が上方に伸びて
おり、その上端部に水素キャリア導入口６７が設けられ
ていて、この導入口６７からもキャリアガスとしての水
素ガスが導入される。
けられており、ここから実施例１，２と同様にして III
族原料としてのＴＭＧガスが供給される。また、反応管
６１の反対側の側部にはガス排出口６２が設けられてお
り、この排出口６２には図示しない排気系が連結されて
いる。また、反応容器６１は上壁中央部が上方に伸びて
おり、その上端部に水素キャリア導入口６７が設けられ
ていて、この導入口６７からもキャリアガスとしての水
素ガスが導入される。
【００２４】このように構成されるＭＯＣＶＤ装置にお
いては、ヒ−タ５１ａ，ｂ，ｃ，ｄにより、容器５２、
配管５４，及び水素キャリア導入口を加熱しながら固体
砒素５３からの蒸気を水素ガスにキャリアさせて吹出し
口５５から基板１６に向けて供給する。また、ガス導入
口５８から基板１６に III族原料としてのＴＭＧガスを
水素キャリアと共に供給する。この場合、反応管６１内
は実施例１，２と同様、例えば７０Torr程度の減圧状態
である。
いては、ヒ−タ５１ａ，ｂ，ｃ，ｄにより、容器５２、
配管５４，及び水素キャリア導入口を加熱しながら固体
砒素５３からの蒸気を水素ガスにキャリアさせて吹出し
口５５から基板１６に向けて供給する。また、ガス導入
口５８から基板１６に III族原料としてのＴＭＧガスを
水素キャリアと共に供給する。この場合、反応管６１内
は実施例１，２と同様、例えば７０Torr程度の減圧状態
である。
【００２５】このようにしてＶ族原料である砒素蒸気と
III族原料であるＴＭＧガスが基板１６に供給されるこ
とにより、基板１６上にＧａＡｓが気相成長する。この
実施例においても第１の実施例と同様な効果が得られる
ことはもちろんのこと、第２の実施例と同様、砒素蒸気
を水素ガスにキャリアさせて供給するため砒素蒸気の流
れが良くなるといった効果が付加される。
III族原料であるＴＭＧガスが基板１６に供給されるこ
とにより、基板１６上にＧａＡｓが気相成長する。この
実施例においても第１の実施例と同様な効果が得られる
ことはもちろんのこと、第２の実施例と同様、砒素蒸気
を水素ガスにキャリアさせて供給するため砒素蒸気の流
れが良くなるといった効果が付加される。
【００２６】本実施例による有機金属気相成長装置を用
いて、成長温度６５０℃成長速度１μｍ／ｈでＧａＡｓ
薄膜を成長したところ、表面モホロジーの良好なノンド
ープで１０15ｃｍ-3オ−ダ−のｎタイプの成長膜を得る
ことができた。また、第２の実施例の場合と同様に第１
の実施例の場合よりキャリア濃度の面内分布が向上し
た。これも、砒素蒸気の流れが良くなり基板面上でのＶ
族と III族との比が均一になったためと考えられる。当
然なことであるが、結晶成長時には、ＡｓＨ3 というよ
うな有害な排ガスは発生せず、安全性が極めて向上した
ことが確認された。そのうえ、Ａｓは砒素蒸気という単
体で供給されるため熱的に分解する必要がなく、また加
熱配管５４の管壁への砒素蒸気付着が防止されるので、
使用効率も向上した。その上、本実施例では、砒素容器
５２が反応管に対して水平方向に配置されているので、
固体砒素５３の残量が少なくなっても良好に動作し、砒
素粉末が反応管内へ落ちてくることもなかった。
いて、成長温度６５０℃成長速度１μｍ／ｈでＧａＡｓ
薄膜を成長したところ、表面モホロジーの良好なノンド
ープで１０15ｃｍ-3オ−ダ−のｎタイプの成長膜を得る
ことができた。また、第２の実施例の場合と同様に第１
の実施例の場合よりキャリア濃度の面内分布が向上し
た。これも、砒素蒸気の流れが良くなり基板面上でのＶ
族と III族との比が均一になったためと考えられる。当
然なことであるが、結晶成長時には、ＡｓＨ3 というよ
うな有害な排ガスは発生せず、安全性が極めて向上した
ことが確認された。そのうえ、Ａｓは砒素蒸気という単
体で供給されるため熱的に分解する必要がなく、また加
熱配管５４の管壁への砒素蒸気付着が防止されるので、
使用効率も向上した。その上、本実施例では、砒素容器
５２が反応管に対して水平方向に配置されているので、
固体砒素５３の残量が少なくなっても良好に動作し、砒
素粉末が反応管内へ落ちてくることもなかった。
【００２７】次に、第４の実施例について説明する。図
４はこの実施例に係る有機金属気相成長装置の構成図で
ある。本実施例は、Ｖ族蒸気の流量を制御するものであ
る。反応管８１の上方には、Ｖ族原料としての固体砒素
７３が収容された容器７２が設けられている。この容器
７２の周囲にはヒ−タ７１ａが巻回されており、このヒ
−タ７１ａにより高温に加熱されて容器７２内の固体砒
素７３が蒸発する。容器７２には水素キャリア導入口８
５が設けられており、さらに加熱配管７４が連結されて
いる。この加熱配管７４は容器７２から側方に伸びさら
に反応管８１に向って伸びている。加熱配管７４の上部
には水素キャリア導入口８６が設けられている。水素キ
ャリア導入口８５は容器７２と同様にヒ−タ７１ａによ
って加熱され、加熱された水素ガスがキャリアガスとし
て容器７２に導入される。また、加熱配管７４及び水素
キャリア導入口８６はヒ−タ７１ｂ，ｃにより容器７２
よりも高温に加熱される。そして、容器７２からの砒素
蒸気が導入口８５及び８６からの高温の水素ガスにキャ
リアされて吹出し口７５から基板１６に供給される。配
管７４の容器７２近傍の位置には、開口の大きさが任意
に変化できるノズル８８が設けられており、これにより
Ｖ族蒸気の流量が制御される。
４はこの実施例に係る有機金属気相成長装置の構成図で
ある。本実施例は、Ｖ族蒸気の流量を制御するものであ
る。反応管８１の上方には、Ｖ族原料としての固体砒素
７３が収容された容器７２が設けられている。この容器
７２の周囲にはヒ−タ７１ａが巻回されており、このヒ
−タ７１ａにより高温に加熱されて容器７２内の固体砒
素７３が蒸発する。容器７２には水素キャリア導入口８
５が設けられており、さらに加熱配管７４が連結されて
いる。この加熱配管７４は容器７２から側方に伸びさら
に反応管８１に向って伸びている。加熱配管７４の上部
には水素キャリア導入口８６が設けられている。水素キ
ャリア導入口８５は容器７２と同様にヒ−タ７１ａによ
って加熱され、加熱された水素ガスがキャリアガスとし
て容器７２に導入される。また、加熱配管７４及び水素
キャリア導入口８６はヒ−タ７１ｂ，ｃにより容器７２
よりも高温に加熱される。そして、容器７２からの砒素
蒸気が導入口８５及び８６からの高温の水素ガスにキャ
リアされて吹出し口７５から基板１６に供給される。配
管７４の容器７２近傍の位置には、開口の大きさが任意
に変化できるノズル８８が設けられており、これにより
Ｖ族蒸気の流量が制御される。
【００２８】反応管８１の側部にはガス導入口７８が設
けられており、ここから実施例１，２，３と同様にして
III族原料としてのＴＭＧガスが供給される。また、反
応管８１の反対側の側部にはガス排出口８２が設けられ
ており、この排出口８２には図示しない排気系が連結さ
れている。
けられており、ここから実施例１，２，３と同様にして
III族原料としてのＴＭＧガスが供給される。また、反
応管８１の反対側の側部にはガス排出口８２が設けられ
ており、この排出口８２には図示しない排気系が連結さ
れている。
【００２９】このように構成されるＭＯＣＶＤ装置にお
いては、ヒ−タ７１ａ，ｂ，ｃにより水素キャリア導入
口８５，８６、容器７２、及び配管７４を加熱しながら
固体砒素７３からの蒸気を水素ガスにキャリアさせて吹
出し口７５から基板１６に向けて供給する。また、ガス
導入口７８から基板１６に III族原料としてのＴＭＧガ
スを水素ガスと共に供給する。この場合、反応管８１内
は実施例１，２，３と同様、例えば７０Torr程度の減圧
状態である。
いては、ヒ−タ７１ａ，ｂ，ｃにより水素キャリア導入
口８５，８６、容器７２、及び配管７４を加熱しながら
固体砒素７３からの蒸気を水素ガスにキャリアさせて吹
出し口７５から基板１６に向けて供給する。また、ガス
導入口７８から基板１６に III族原料としてのＴＭＧガ
スを水素ガスと共に供給する。この場合、反応管８１内
は実施例１，２，３と同様、例えば７０Torr程度の減圧
状態である。
【００３０】このようにしてＶ族原料である砒素蒸気と
III族原料であるＴＭＧガスが基板１６に供給されるこ
とにより、基板１６上にＧａＡｓが気相成長する。この
実施例においても第１〜第３の実施例と同様な効果が得
られることはもちろんのこと、ノズル８８の開口の大き
さを変化させることにより、砒素蒸気の流れを制御する
ことができ、その結果成長層のＶ族と III族との比を比
較的速い応答で制御することができるといった効果も得
られる。
III族原料であるＴＭＧガスが基板１６に供給されるこ
とにより、基板１６上にＧａＡｓが気相成長する。この
実施例においても第１〜第３の実施例と同様な効果が得
られることはもちろんのこと、ノズル８８の開口の大き
さを変化させることにより、砒素蒸気の流れを制御する
ことができ、その結果成長層のＶ族と III族との比を比
較的速い応答で制御することができるといった効果も得
られる。
【００３１】本実施例により有機金属気相成長装置を用
いて、成長温度６５０℃成長速度１μｍ／ｈでＧａＡｓ
薄膜を成長したところ、表面モホロジーの良好なノンド
ープで１０15ｃｍ-3オ−ダ−のｎタイプの成長膜を得る
ことができた。当然なことであるが、結晶成長時には、
ＡｓＨ3 というような有害な排ガスは発生せず、安全性
が極めて向上したことが確認された。そのうえ、Ａｓは
砒素蒸気という単体で供給されるため熱的に分解する必
要がなく、また加熱配管７４の管壁への砒素蒸気付着が
防止されるので、使用効率も向上した。
いて、成長温度６５０℃成長速度１μｍ／ｈでＧａＡｓ
薄膜を成長したところ、表面モホロジーの良好なノンド
ープで１０15ｃｍ-3オ−ダ−のｎタイプの成長膜を得る
ことができた。当然なことであるが、結晶成長時には、
ＡｓＨ3 というような有害な排ガスは発生せず、安全性
が極めて向上したことが確認された。そのうえ、Ａｓは
砒素蒸気という単体で供給されるため熱的に分解する必
要がなく、また加熱配管７４の管壁への砒素蒸気付着が
防止されるので、使用効率も向上した。
【００３２】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れることはない。例えば各実施例はＧａＡｓを成長する
場合の説明に限ったが、ＩｎＰ，ＩｎＡｌＡｓ等の他の
材料を成長する場合にも本発明は用いることができる。
また、各実施例は１つのＶ族原料の場合であるが、本発
明は高温容器、加熱配管等を付加することにより２種類
以上のＶ族原料を用いる場合にも適応できる。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
れることはない。例えば各実施例はＧａＡｓを成長する
場合の説明に限ったが、ＩｎＰ，ＩｎＡｌＡｓ等の他の
材料を成長する場合にも本発明は用いることができる。
また、各実施例は１つのＶ族原料の場合であるが、本発
明は高温容器、加熱配管等を付加することにより２種類
以上のＶ族原料を用いる場合にも適応できる。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、安全性の高い固体Ｖ族
原料を使用効率よく有効にＭＯＣＶＤ結晶成長に用いる
ことができる。さらに、本発明によれば、有害な排ガス
等の発生なしに、非常に高品質な化合物半導体を結晶成
長できる。このように本発明は極めて有効であり、工業
的価値が高い。
原料を使用効率よく有効にＭＯＣＶＤ結晶成長に用いる
ことができる。さらに、本発明によれば、有害な排ガス
等の発生なしに、非常に高品質な化合物半導体を結晶成
長できる。このように本発明は極めて有効であり、工業
的価値が高い。
【図１】本発明の第１の実施例に係る有機金属気相成長
装置の構成図。
装置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施例に係る有機金属気相成長
装置の構成図。
装置の構成図。
【図３】本発明の第３の実施例に係る有機金属気相成長
装置の構成図。
装置の構成図。
【図４】本発明の第４の実施例に係る有機金属気相成長
装置の構成図。
装置の構成図。
１１ａ，ｂ，３１ａ，ｂ，５１ａ，ｂ，ｃ，ｄ，７１
ａ，ｂ，ｃ…ヒーター、１２，３２，５２，７２…固体
Ｖ族原料容器、１３，３３，５３，６３…固体砒素、１
４，３４，５４，７４…加熱配管、１５，３５，５５，
７５…吹出し口、１６…基板、１７…サセプタ、１８，
３８，５８，７８…反応管入り口、１９…バブラ、２０
… III族原料供給ライン、２１，４１，６１，８１…反
応管、２２，４２，６２，８２…反応管出口、４５，４
６，６６，６７，８５，８６…水素キャリア導入口、８
…ノズル。
ａ，ｂ，ｃ…ヒーター、１２，３２，５２，７２…固体
Ｖ族原料容器、１３，３３，５３，６３…固体砒素、１
４，３４，５４，７４…加熱配管、１５，３５，５５，
７５…吹出し口、１６…基板、１７…サセプタ、１８，
３８，５８，７８…反応管入り口、１９…バブラ、２０
… III族原料供給ライン、２１，４１，６１，８１…反
応管、２２，４２，６２，８２…反応管出口、４５，４
６，６６，６７，８５，８６…水素キャリア導入口、８
…ノズル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 忍 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 和賀井 晶 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 反応容器と、固体Ｖ族材料を収容するＶ
族材料容器と、この容器を加熱して固体Ｖ族材料を蒸発
させるための加熱手段と、反応容器内に設けられ前記固
体Ｖ族材料の蒸気を吹出すＶ族吹出し口と、前記Ｖ族材
料容器と前記吹出し口とを結び、前記Ｖ族材料容器より
高温に加熱された加熱配管と、これらと隔離されて設け
られ、前記反応容器内に III族元素を含有する物質を供
給するための III族元素供給ラインとを有することを特
徴とする有機金属気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24875191A JPH0590161A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 有機金属気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24875191A JPH0590161A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 有機金属気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590161A true JPH0590161A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17182833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24875191A Pending JPH0590161A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 有機金属気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0590161A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009239297A (ja) * | 2002-08-23 | 2009-10-15 | Tokyo Electron Ltd | 処理システム |
| JP2020528491A (ja) * | 2017-06-21 | 2020-09-24 | ピコサン オーワイＰｉｃｏｓｕｎ Ｏｙ | 基板処理装置および方法 |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP24875191A patent/JPH0590161A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009239297A (ja) * | 2002-08-23 | 2009-10-15 | Tokyo Electron Ltd | 処理システム |
| JP2020528491A (ja) * | 2017-06-21 | 2020-09-24 | ピコサン オーワイＰｉｃｏｓｕｎ Ｏｙ | 基板処理装置および方法 |
| US11505864B2 (en) | 2017-06-21 | 2022-11-22 | Picosun Oy | Adjustable fluid inlet assembly for a substrate processing apparatus and method |
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