JPH06314658A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
- Publication number
- JPH06314658A JPH06314658A JP10340593A JP10340593A JPH06314658A JP H06314658 A JPH06314658 A JP H06314658A JP 10340593 A JP10340593 A JP 10340593A JP 10340593 A JP10340593 A JP 10340593A JP H06314658 A JPH06314658 A JP H06314658A
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- Japan
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- vessel
- group iii
- container
- raw material
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 III 族原料の液面の低下を抑制し、再現性よ
くIII-Ｖ族化合物半導体を成長させることのできる気相
成長装置を提供しようとするものである。 【構成】 クロライドＶＰＥ法によりIII-Ｖ族化合物半
導体を基板上にエピタキシャル成長させる装置におい
て、III 族原料容器よりさらに上流にIII 族原料の補助
容器を設け、両容器を底部で連通し、III 族原料容器と
補助容器との間に仕切板を設け、Ｖ族元素の塩化物ガス
を上記原料容器だけに供給するようにしたことを特徴と
する気相成長装置である。
くIII-Ｖ族化合物半導体を成長させることのできる気相
成長装置を提供しようとするものである。 【構成】 クロライドＶＰＥ法によりIII-Ｖ族化合物半
導体を基板上にエピタキシャル成長させる装置におい
て、III 族原料容器よりさらに上流にIII 族原料の補助
容器を設け、両容器を底部で連通し、III 族原料容器と
補助容器との間に仕切板を設け、Ｖ族元素の塩化物ガス
を上記原料容器だけに供給するようにしたことを特徴と
する気相成長装置である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クロライドＶＰＥ法に
よりＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓなどのIII-Ｖ族化
合物半導体を基板上にエピタキシャル成長させる装置に
関する。
よりＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓなどのIII-Ｖ族化
合物半導体を基板上にエピタキシャル成長させる装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来のクロライドＶＰＥ装置の
概念図である。反応管１２の上流にはIII 族原料を収容
する容器１３を配置し、下流には基板１４を配置し、ヒ
ータ１５で所定の温度分布を保持した後、導管１６より
水素ガスを送入し、導管１７よりＶ族元素の塩化物ガス
を含む水素ガスを、原料容器のIII 族原料表面に供給し
て該表面にIII-Ｖ族化合物又はＶ族元素を溶解したクラ
スト１８が形成され、III 族元素の塩化物ガスを発生さ
せ、基板１４上でＶ族元素と反応させてIII-Ｖ族化合物
半導体をエピタキシャル成長させるものである。
概念図である。反応管１２の上流にはIII 族原料を収容
する容器１３を配置し、下流には基板１４を配置し、ヒ
ータ１５で所定の温度分布を保持した後、導管１６より
水素ガスを送入し、導管１７よりＶ族元素の塩化物ガス
を含む水素ガスを、原料容器のIII 族原料表面に供給し
て該表面にIII-Ｖ族化合物又はＶ族元素を溶解したクラ
スト１８が形成され、III 族元素の塩化物ガスを発生さ
せ、基板１４上でＶ族元素と反応させてIII-Ｖ族化合物
半導体をエピタキシャル成長させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の気相成長装置で
は、気相成長を繰り返すことによりIII 族原料が消費さ
れて液面が低下し、Ｖ族元素の塩化物ガス供給用の導管
の開口との間隔が広がるため、III 族元素の塩化物の生
成速度が低下し、基板におけるエピタキシャル成長速度
を短時間で大きく低下するため、均質なエピタキシャル
ウエハを再現性よく製造することが極めて困難な状況に
あった。
は、気相成長を繰り返すことによりIII 族原料が消費さ
れて液面が低下し、Ｖ族元素の塩化物ガス供給用の導管
の開口との間隔が広がるため、III 族元素の塩化物の生
成速度が低下し、基板におけるエピタキシャル成長速度
を短時間で大きく低下するため、均質なエピタキシャル
ウエハを再現性よく製造することが極めて困難な状況に
あった。
【０００４】ＧａＡｓのエピタキシャル成長を例にする
と、原料容器のクラストでは、ＧａＣｌを生成する次式
の反応が進行する。 ２Ｇａ＋２ＨＣｌ→２ＧａＣｌ＋Ｈ2 ・・・（１） そして、次式により基板上にＧａＡｓをエピタキシャル
成長する。 ６ＧａＣｌ＋Ａｓ4 →４ＧａＡｓ＋２ＧａＣｌ3 ・・・（２） この結晶成長における反応速度の律速は、上記（１）式
のＧａＣｌの生成にあるため、ＡｓＣｌ3 の供給導管の
開口とＧａ融液表面との間隔が広がると、ＧａＣｌを生
成する反応速度が低下し、基板上のＧａＣｌ濃度が低下
するため、結晶成長を大幅に低下する原因となる。
と、原料容器のクラストでは、ＧａＣｌを生成する次式
の反応が進行する。 ２Ｇａ＋２ＨＣｌ→２ＧａＣｌ＋Ｈ2 ・・・（１） そして、次式により基板上にＧａＡｓをエピタキシャル
成長する。 ６ＧａＣｌ＋Ａｓ4 →４ＧａＡｓ＋２ＧａＣｌ3 ・・・（２） この結晶成長における反応速度の律速は、上記（１）式
のＧａＣｌの生成にあるため、ＡｓＣｌ3 の供給導管の
開口とＧａ融液表面との間隔が広がると、ＧａＣｌを生
成する反応速度が低下し、基板上のＧａＣｌ濃度が低下
するため、結晶成長を大幅に低下する原因となる。
【０００５】そこで、本発明では、上記の問題点を解消
し、クロライドＶＰＥ法でIII-Ｖ族化合物半導体をエピ
タキシャル成長する際の、III 族原料の融液液面の低下
を抑制し、再現性よくIII-Ｖ族化合物半導体を成長させ
ることのできる気相成長装置を提供しようとするもので
ある。
し、クロライドＶＰＥ法でIII-Ｖ族化合物半導体をエピ
タキシャル成長する際の、III 族原料の融液液面の低下
を抑制し、再現性よくIII-Ｖ族化合物半導体を成長させ
ることのできる気相成長装置を提供しようとするもので
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応管の上流
にIII 族原料を収容する容器を、下流に基板を配置し、
Ｖ族元素の塩化物ガスを供給するための導管を上記容器
に対向して開口し、クロライドＶＰＥ法によりIII-Ｖ族
化合物半導体を基板上にエピタキシャル成長させる装置
において、上記のIII 族原料容器よりさらに上流にIII
族原料の補助容器を設け、両容器を底部で連通し、上記
のIII 族原料容器と補助容器との間に仕切板を設けて上
記塩化物ガスの上記補助容器への逆流を防止するように
したことを特徴とする気相成長装置である。
にIII 族原料を収容する容器を、下流に基板を配置し、
Ｖ族元素の塩化物ガスを供給するための導管を上記容器
に対向して開口し、クロライドＶＰＥ法によりIII-Ｖ族
化合物半導体を基板上にエピタキシャル成長させる装置
において、上記のIII 族原料容器よりさらに上流にIII
族原料の補助容器を設け、両容器を底部で連通し、上記
のIII 族原料容器と補助容器との間に仕切板を設けて上
記塩化物ガスの上記補助容器への逆流を防止するように
したことを特徴とする気相成長装置である。
【０００７】
【作用】図１は、本発明の１具体例である気相成長装置
の概念図である。反応管１の上流に配置されるIII 族原
料容器２よりさらに上流に補助容器３を設け、連通管４
を介して原料容器と補助容器の底部を連通する。Ｖ族元
素の塩化物ガス供給用導管５は原料容器２に対向するよ
うに開口し、原料容器２のIII 族原料融液の表面にクラ
スト６が形成される。原料容器２と補助容器３の中間に
は仕切板７が設けられ、Ｖ族元素の塩化物ガスが補助容
器３のIII 族原料融液と接触しないように工夫されてい
る。そして、反応管１の上流には水素ガス供給用導管８
が接続され、さらに、仕切板７の下流にも水素ガス供給
用導管９が開口されている。基板１０は反応管１の下流
に配置され、ヒータ１１で反応管１内に所定の温度分布
が形成される。
の概念図である。反応管１の上流に配置されるIII 族原
料容器２よりさらに上流に補助容器３を設け、連通管４
を介して原料容器と補助容器の底部を連通する。Ｖ族元
素の塩化物ガス供給用導管５は原料容器２に対向するよ
うに開口し、原料容器２のIII 族原料融液の表面にクラ
スト６が形成される。原料容器２と補助容器３の中間に
は仕切板７が設けられ、Ｖ族元素の塩化物ガスが補助容
器３のIII 族原料融液と接触しないように工夫されてい
る。そして、反応管１の上流には水素ガス供給用導管８
が接続され、さらに、仕切板７の下流にも水素ガス供給
用導管９が開口されている。基板１０は反応管１の下流
に配置され、ヒータ１１で反応管１内に所定の温度分布
が形成される。
【０００８】上記の装置では、原料容器２のIII 族原料
融液表面に、Ｖ族元素の塩化物ガスが供給され、クラス
ト６が形成され、さらに、III 族元素の一価の塩化物ガ
スが生成され、基板１０上に送られ、結晶が成長する。
結晶成長を繰り返すと、原料容器２内の融液は消費され
るが、補助容器３から融液が補充されるので、原料容器
２内の融液面の低下を抑えることができる。そして、仕
切板７を原料容器と補助容器の間に設けることにより、
Ｖ族元素の塩化物ガスが補助容器３に流入することを防
止することができ、補助容器３内のIII 族元素と塩化物
との反応が回避されるので、補助容器３内の融液は比較
的低粘性を保持することができ、補助容器３から原料容
器２への融液の補充を円滑に行うことができる。上記の
ように、原料容器２内の融液面の低下を小さく抑えるこ
とができるので、III 族元素の塩化物ガスの生成速度を
ほぼ一定に保持することができ、再現性の優れたエピタ
キシャルウエハの製造が可能になる。
融液表面に、Ｖ族元素の塩化物ガスが供給され、クラス
ト６が形成され、さらに、III 族元素の一価の塩化物ガ
スが生成され、基板１０上に送られ、結晶が成長する。
結晶成長を繰り返すと、原料容器２内の融液は消費され
るが、補助容器３から融液が補充されるので、原料容器
２内の融液面の低下を抑えることができる。そして、仕
切板７を原料容器と補助容器の間に設けることにより、
Ｖ族元素の塩化物ガスが補助容器３に流入することを防
止することができ、補助容器３内のIII 族元素と塩化物
との反応が回避されるので、補助容器３内の融液は比較
的低粘性を保持することができ、補助容器３から原料容
器２への融液の補充を円滑に行うことができる。上記の
ように、原料容器２内の融液面の低下を小さく抑えるこ
とができるので、III 族元素の塩化物ガスの生成速度を
ほぼ一定に保持することができ、再現性の優れたエピタ
キシャルウエハの製造が可能になる。
【０００９】なお、原料容器の融液液面の低下を抑える
ために、容器を大きくすることも考えられるが、この場
合、大きな容器の表面全体にクラストを形成することに
なり、大量のＶ族元素の塩化物を供給する必要が生ずる
とともに、大きな容器の表面に一様に該塩化物ガスを供
給することも難しく、クラストが不均一になったり、片
減り減少が発生し、結晶成長速度の大きな変動要因とな
る。
ために、容器を大きくすることも考えられるが、この場
合、大きな容器の表面全体にクラストを形成することに
なり、大量のＶ族元素の塩化物を供給する必要が生ずる
とともに、大きな容器の表面に一様に該塩化物ガスを供
給することも難しく、クラストが不均一になったり、片
減り減少が発生し、結晶成長速度の大きな変動要因とな
る。
【００１０】
【実施例】図１の気相成長装置を用い、原料容器より３
３％大きな容積を有する補助容器を連通管で接続し、上
記の容器にＧａを６５０ｇ収容し、ＡｓＣｌ3 を水素ガ
スで搬送してＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長を行
った。原料容器のＧａを約８５０℃に、ＧａＡｓ基板を
約７３０℃に加熱し、２５℃に設定されたＡｓＣｌ3 液
中に水素ガスを１リットル／分で供給し、全体の水素ガ
ス供給量を２リットル／分に調整し、成長時間を１時間
としてＧａＡｓのエピタキシャル成長を行った。
３％大きな容積を有する補助容器を連通管で接続し、上
記の容器にＧａを６５０ｇ収容し、ＡｓＣｌ3 を水素ガ
スで搬送してＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長を行
った。原料容器のＧａを約８５０℃に、ＧａＡｓ基板を
約７３０℃に加熱し、２５℃に設定されたＡｓＣｌ3 液
中に水素ガスを１リットル／分で供給し、全体の水素ガ
ス供給量を２リットル／分に調整し、成長時間を１時間
としてＧａＡｓのエピタキシャル成長を行った。
【００１１】比較のために、図１の補助容器を省略し、
他の条件を上記と同様にして成長を繰り返したところ、
成長速度は８ランで当初の約７０％まで低下した。しか
し、図１の装置を用いると、成長速度が約７０％まで低
下するには２５ラン以上を必要とした。
他の条件を上記と同様にして成長を繰り返したところ、
成長速度は８ランで当初の約７０％まで低下した。しか
し、図１の装置を用いると、成長速度が約７０％まで低
下するには２５ラン以上を必要とした。
【００１２】
【発明の効果】本発明は、クロライドＶＰＥ法でIII-Ｖ
族化合物半導体をエピタキシャル成長する装置に上記の
構成を採用することにより、III 族原料の融液液面の低
下を抑制し、再現性よくIII-Ｖ族化合物半導体のエピタ
キシャル膜を得ることができるようになった。
族化合物半導体をエピタキシャル成長する装置に上記の
構成を採用することにより、III 族原料の融液液面の低
下を抑制し、再現性よくIII-Ｖ族化合物半導体のエピタ
キシャル膜を得ることができるようになった。
【図１】本発明の１具体例である気相成長装置の概念図
である。
である。
【図２】従来の気相成長装置の概念図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 反応管の上流にIII 族原料を収容する容
器を、下流に基板を配置し、Ｖ族元素の塩化物ガスを供
給するための導管を上記容器に対向して開口し、クロラ
イドＶＰＥ法によりIII-Ｖ族化合物半導体を基板上にエ
ピタキシャル成長させる装置において、上記のIII 族原
料容器よりさらに上流にIII 族原料の補助容器を設け、
両容器を底部で連通し、上記のIII 族原料容器と補助容
器との間に仕切板を設けて上記塩化物ガスの上記補助容
器への逆流を防止するようにしたことを特徴とする気相
成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10340593A JPH06314658A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10340593A JPH06314658A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06314658A true JPH06314658A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14353147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10340593A Pending JPH06314658A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06314658A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014533234A (ja) * | 2011-11-10 | 2014-12-11 | サン‐ゴバン、クリストー、エ、デテクトゥールＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｃｒｉｓｔａｕｘ ＆ Ｄｅｔｅｃｔｅｕｒｓ | 半導体結晶材料の形成に用いるシステム |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP10340593A patent/JPH06314658A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014533234A (ja) * | 2011-11-10 | 2014-12-11 | サン‐ゴバン、クリストー、エ、デテクトゥールＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｃｒｉｓｔａｕｘ ＆ Ｄｅｔｅｃｔｅｕｒｓ | 半導体結晶材料の形成に用いるシステム |
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