JPH0684803A - 気相エピタキシャル成長装置 - Google Patents
気相エピタキシャル成長装置Info
- Publication number
- JPH0684803A JPH0684803A JP23250792A JP23250792A JPH0684803A JP H0684803 A JPH0684803 A JP H0684803A JP 23250792 A JP23250792 A JP 23250792A JP 23250792 A JP23250792 A JP 23250792A JP H0684803 A JPH0684803 A JP H0684803A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boat
- group iii
- vapor phase
- stream side
- growth
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 気相エピタキシャル成長装置における成長回
数の経過に伴なって結晶成長速度の低下、不安定化を防
止し、良質の結晶層を成長させる。 【構成】 一端に気相成長ガス導入口を有する反応容器
に、該気相成長ガス導入口から塩化水素もしくはＶ族元
素の塩化物を供給して反応容器内に一方向の流れを設
け、その上流側にIII 族元素を収容するボートが、下流
側にはIII −Ｖ族化合物半導体基板が設置されてなる気
相エピタキシャル成長装置において、前記ボート中のII
I 族金属元素の収容体積を、前記上流側で大きく、前記
基板側で小さくすることを特徴とする気相エピタキシャ
ル成長装置。
数の経過に伴なって結晶成長速度の低下、不安定化を防
止し、良質の結晶層を成長させる。 【構成】 一端に気相成長ガス導入口を有する反応容器
に、該気相成長ガス導入口から塩化水素もしくはＶ族元
素の塩化物を供給して反応容器内に一方向の流れを設
け、その上流側にIII 族元素を収容するボートが、下流
側にはIII −Ｖ族化合物半導体基板が設置されてなる気
相エピタキシャル成長装置において、前記ボート中のII
I 族金属元素の収容体積を、前記上流側で大きく、前記
基板側で小さくすることを特徴とする気相エピタキシャ
ル成長装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、III −Ｖ族化合物半導
体気相エピタキシャル成長装置の改良に関する。
体気相エピタキシャル成長装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】III −Ｖ族化合物半導体結晶は、ＦＥ
Ｔ、ＨＥＭＴ等の電子デバイスやレーザダイオード等の
光デバイス用の結晶としてますますその重要性が高まっ
ている。これら素子の製造には、ＧａＡｓやＩｎＰ等の
半導体基板上にエピタキシャル成長を行ったエピタキシ
ャルウエハが出発材料として用いられる。
Ｔ、ＨＥＭＴ等の電子デバイスやレーザダイオード等の
光デバイス用の結晶としてますますその重要性が高まっ
ている。これら素子の製造には、ＧａＡｓやＩｎＰ等の
半導体基板上にエピタキシャル成長を行ったエピタキシ
ャルウエハが出発材料として用いられる。
【０００３】エピタキシャル成長法としては、分子線結
晶成長（ＭＢＥ）法、有機金属気相成長（ＭＯ−ＣＶ
Ｄ）法、気相成長（ＶＰＥ）法等があり、それぞれ実用
に供されている。中でもＶＰＥ法は、成長速度が比較的
大きく、高純度の結晶が得られる成長方法としてＦＥＴ
の製造に広く用いられている。
晶成長（ＭＢＥ）法、有機金属気相成長（ＭＯ−ＣＶ
Ｄ）法、気相成長（ＶＰＥ）法等があり、それぞれ実用
に供されている。中でもＶＰＥ法は、成長速度が比較的
大きく、高純度の結晶が得られる成長方法としてＦＥＴ
の製造に広く用いられている。
【０００４】以下、本発明に係る従来例のＶＰＥ法によ
るＧａＡｓ結晶の成長例として図２および図３を参照し
て述べる。まず図３は、ＶＰＥ法による成長装置を示す
模式図であって、図中１は石英製の反応容器、２はIII
族金属元素（Ｇａ）、３はＧａを収容するための石英製
ボート、４は反応容器１に開口するＶ族元素の塩化物
（ＡｓＣｌ3 ）と水素を供給するための石英管でなるガ
ス導入口、５はＧａＡｓ基板を各々示す。
るＧａＡｓ結晶の成長例として図２および図３を参照し
て述べる。まず図３は、ＶＰＥ法による成長装置を示す
模式図であって、図中１は石英製の反応容器、２はIII
族金属元素（Ｇａ）、３はＧａを収容するための石英製
ボート、４は反応容器１に開口するＶ族元素の塩化物
（ＡｓＣｌ3 ）と水素を供給するための石英管でなるガ
ス導入口、５はＧａＡｓ基板を各々示す。
【０００５】図２に示す装置を用いて、ＧａＡｓ結晶の
成長は以下の工程により行われる。反応容器１を所定の
温度に加熱し、ガス導入口４より水素で希釈したＡｓＣ
ｌ3を所定量反応容器中に導入する。ＡｓＣｌ3 はＧａ
と反応し、生成したＧａＣｌ3 と、Ａｓ4 とＨＣｌが下
流側（図中流れ方向を矢印にて示す）へ輸送され、Ｇａ
Ａｓ基板５上に結晶層が堆積する。
成長は以下の工程により行われる。反応容器１を所定の
温度に加熱し、ガス導入口４より水素で希釈したＡｓＣ
ｌ3を所定量反応容器中に導入する。ＡｓＣｌ3 はＧａ
と反応し、生成したＧａＣｌ3 と、Ａｓ4 とＨＣｌが下
流側（図中流れ方向を矢印にて示す）へ輸送され、Ｇａ
Ａｓ基板５上に結晶層が堆積する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記成長工程におい
て、成長原料の一つであるＧａ２が図３（ａ）のボート
上面図に示すボート３中に十分な量存在する場合には、
Ｇａはボート全体に一様に存在し、ＡｓＣｌ3 との反応
に寄与するＧａの表面積は一定であり、結晶の品質（キ
ャリア濃度）や成長速度の再現性は高い。しかしなが
ら、ＡｓＣｌ3 とＧａとの反応によりＧａが消費され、
Ｇａの量が減少すると、Ｇａは流れ上流側のほうがより
多く消費されるため、図３（ｂ）に示す如く、Ｇａがボ
ート中の下流側に偏在するようになり、Ｇａの表面積は
成長毎に減少する。このため、ＡｓＣｌ3 とＧａとの反
応効率が成長毎に変化し、結晶成長速度が低下して不安
定になると共に、ドーピング効率や表面モホロジが変動
し、所望とする結晶層を得ることが困難になるという問
題点があった。
て、成長原料の一つであるＧａ２が図３（ａ）のボート
上面図に示すボート３中に十分な量存在する場合には、
Ｇａはボート全体に一様に存在し、ＡｓＣｌ3 との反応
に寄与するＧａの表面積は一定であり、結晶の品質（キ
ャリア濃度）や成長速度の再現性は高い。しかしなが
ら、ＡｓＣｌ3 とＧａとの反応によりＧａが消費され、
Ｇａの量が減少すると、Ｇａは流れ上流側のほうがより
多く消費されるため、図３（ｂ）に示す如く、Ｇａがボ
ート中の下流側に偏在するようになり、Ｇａの表面積は
成長毎に減少する。このため、ＡｓＣｌ3 とＧａとの反
応効率が成長毎に変化し、結晶成長速度が低下して不安
定になると共に、ドーピング効率や表面モホロジが変動
し、所望とする結晶層を得ることが困難になるという問
題点があった。
【０００７】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので特にボートの構成に改良を施した気相エピタキ
シャル装置を提供する。
たもので特にボートの構成に改良を施した気相エピタキ
シャル装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る気相エピタ
キシャル成長装置は、一端に気相成長ガス導入口を有す
る反応容器に、該気相成長ガス導入口から塩化水素もし
くはＶ族元素の塩化物を供給して反応容器内に一方向の
流れを設け、その上流側にIII 族元素を収容するボート
が、下流側にはIII −Ｖ族化合物半導体基板が設置され
てなる気相エピタキシャル成長装置において、前記ボー
ト中のIII 族金属元素の収容体積を、前記上流側で大き
く、前記基板側で小さくすることを特徴とする。
キシャル成長装置は、一端に気相成長ガス導入口を有す
る反応容器に、該気相成長ガス導入口から塩化水素もし
くはＶ族元素の塩化物を供給して反応容器内に一方向の
流れを設け、その上流側にIII 族元素を収容するボート
が、下流側にはIII −Ｖ族化合物半導体基板が設置され
てなる気相エピタキシャル成長装置において、前記ボー
ト中のIII 族金属元素の収容体積を、前記上流側で大き
く、前記基板側で小さくすることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の装置によればそのボート中のIII 族金
属元素の表面積が多数回の成長を行っても一定に保たれ
るために、成長速度、表面モホロジ、ドーピング効率の
再現性が従来例の装置に比し格段に向上する。
属元素の表面積が多数回の成長を行っても一定に保たれ
るために、成長速度、表面モホロジ、ドーピング効率の
再現性が従来例の装置に比し格段に向上する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図１、および
図４を参照して説明する。
図４を参照して説明する。
【００１１】図１は一実施例の気相成長装置の模式図を
示すもので、従来例の装置とボートの形状のみ異なり、
他の部分は変わらないので変わらない部分については従
来例と同じ符号を付けて示し、説明を援用する。
示すもので、従来例の装置とボートの形状のみ異なり、
他の部分は変わらないので変わらない部分については従
来例と同じ符号を付けて示し、説明を援用する。
【００１２】本発明の特徴は、図１において３０で示す
ボートの形状にあり、図示する如くボートは傾けて設置
されており、上流側は深く即ち実効的に体積が大きく、
下流側は浅く即ち体積は小さくなっている。このように
することにより、Ｇａは上流側がより多く消費されて
も、量が多いためＧａの表面積は従来例に比べて多数回
の成長においても一定に保たれる。
ボートの形状にあり、図示する如くボートは傾けて設置
されており、上流側は深く即ち実効的に体積が大きく、
下流側は浅く即ち体積は小さくなっている。このように
することにより、Ｇａは上流側がより多く消費されて
も、量が多いためＧａの表面積は従来例に比べて多数回
の成長においても一定に保たれる。
【００１３】本発明の効果を調べるために、１回３０分
のＧａＡｓの成長を４０回連続して行い、その成長膜厚
の変化を測定した。結果を図４に示す。図中、破線は従
来例のボートを使用した場合を示し、実線は本発明に係
るボートを使用した場合を夫々示している。図からも明
らかなように、従来例のボートを用いる従来の装置で
は、成長回数が２５回目を越えたあたりから成長膜厚が
減少し始め、３０回目以降急激に低下していることがわ
かる。一方、本発明に係るボートを使用した装置では、
４０回の成長を行なっても成長膜厚は１回目の成長に比
べ５％減少しただけで、実用的に全く問題のない再現性
が得られることが判明した。
のＧａＡｓの成長を４０回連続して行い、その成長膜厚
の変化を測定した。結果を図４に示す。図中、破線は従
来例のボートを使用した場合を示し、実線は本発明に係
るボートを使用した場合を夫々示している。図からも明
らかなように、従来例のボートを用いる従来の装置で
は、成長回数が２５回目を越えたあたりから成長膜厚が
減少し始め、３０回目以降急激に低下していることがわ
かる。一方、本発明に係るボートを使用した装置では、
４０回の成長を行なっても成長膜厚は１回目の成長に比
べ５％減少しただけで、実用的に全く問題のない再現性
が得られることが判明した。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の装置によれ
ば、そのボート中のIII 族金属元素の表面積が多数回の
成長を行っても一定に保たれるために、成長速度、表面
モホロジ、ドーピング効率の再現性が従来例の装置に比
し格段に向上する。
ば、そのボート中のIII 族金属元素の表面積が多数回の
成長を行っても一定に保たれるために、成長速度、表面
モホロジ、ドーピング効率の再現性が従来例の装置に比
し格段に向上する。
【００１５】なお、上述した実施例においては、ボート
中のIII 族金属元素の収容体積を供給管側で大きく、基
板側で小さくする方法としてボートを傾ける場合につい
て例示したが、本発明は何らこれに拘束されるものでな
く、実効的に供給管側でIII族金属元素の体積が基板側
に比べて大きくなるようなボートの形状であれば本発明
で述べた効果が得られる。
中のIII 族金属元素の収容体積を供給管側で大きく、基
板側で小さくする方法としてボートを傾ける場合につい
て例示したが、本発明は何らこれに拘束されるものでな
く、実効的に供給管側でIII族金属元素の体積が基板側
に比べて大きくなるようなボートの形状であれば本発明
で述べた効果が得られる。
【００１６】また実施例では、ＧａとＡｓＣｌ3 を原料
としてＧａＡｓを成長させる場合について述べたが、本
発明は用いる原料、成長する結晶の種類に拘束されるも
のではなく、III 族金属元素とＶ族の塩化物もしくは塩
化水素とを原料として用い、III −Ｖ族化合物半導体結
晶を成長させる気相成長装置に広く本発明を適用するこ
とが可能である。
としてＧａＡｓを成長させる場合について述べたが、本
発明は用いる原料、成長する結晶の種類に拘束されるも
のではなく、III 族金属元素とＶ族の塩化物もしくは塩
化水素とを原料として用い、III −Ｖ族化合物半導体結
晶を成長させる気相成長装置に広く本発明を適用するこ
とが可能である。
【図１】本発明に係る一実施例の気相エピタキシャル装
置の断面図。
置の断面図。
【図２】従来例の気相エピタキシャル装置の断面図。
【図３】（ａ）および（ｂ）は従来例の装置におけるボ
ート中のIII 族金属元素の表面積の変化を説明するため
の平面図。
ート中のIII 族金属元素の表面積の変化を説明するため
の平面図。
【図４】本発明の効果を説明するための成長回数と成長
膜厚の変化を従来例と比較して示す線図。
膜厚の変化を従来例と比較して示す線図。
１ 反応容器 ２ III 族金属元素（Ｇａ） ３、３０ ボート ４ Ｖ族元素ＡｓＣｌ3 導入口 ５ ＧａＡｓ基板
Claims (1)
- 【請求項１】 一端に気相成長ガス導入口を有する反応
容器に、該気相成長ガス導入口から塩化水素もしくはＶ
族元素の塩化物を供給して反応容器内に一方向の流れを
設け、その上流側にIII 族元素を収容するボートが、下
流側にはIII −Ｖ族化合物半導体基板が設置されてなる
気相エピタキシャル成長装置において、前記ボート中の
III 族金属元素の収容体積を、前記上流側で大きく、前
記基板側で小さくすることを特徴とする気相エピタキシ
ャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23250792A JPH0684803A (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23250792A JPH0684803A (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0684803A true JPH0684803A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=16940417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23250792A Pending JPH0684803A (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684803A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD151Z (ro) * | 2008-12-30 | 2010-09-30 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de creştere a straturilor epitaxiale GaAs într-un reactor orizontal |
-
1992
- 1992-09-01 JP JP23250792A patent/JPH0684803A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD151Z (ro) * | 2008-12-30 | 2010-09-30 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de creştere a straturilor epitaxiale GaAs într-un reactor orizontal |
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