JPH0699231B2 - 気相成長方法および装置 - Google Patents
気相成長方法および装置Info
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- JPH0699231B2 JPH0699231B2 JP62183257A JP18325787A JPH0699231B2 JP H0699231 B2 JPH0699231 B2 JP H0699231B2 JP 62183257 A JP62183257 A JP 62183257A JP 18325787 A JP18325787 A JP 18325787A JP H0699231 B2 JPH0699231 B2 JP H0699231B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は単結晶基板上にIII−Ｖ族化合物半導体をエピ
タキシャル成長させる方法および装置に関するものであ
る。
タキシャル成長させる方法および装置に関するものであ
る。
［従来の技術］ III−Ｖ族化合物半導体を単結晶基板上にエピタキシャ
ル成長させる方法として、気相エピタキシャル成長法
（VPE）、有機金属気相成長法（MOCVD）、分子線エピタ
キシ法（MBE）などが知られている。III族原料をハロゲ
ン化物とし、Ｖ族元素を含むH2ガスとともに反応管中に
送り、基板上にIII−Ｖ族化合物半導体を成長させるハ
イドライドVPE法は、成長を同種の基板上で行わせるい
わゆるホモエピタキシャル成長の場合には、容易に高純
度かつ良質な結晶膜が得られるので、GaAs,GaP,InP等の
III−Ｖ族化合物半導体デバイスの作製に広く応用され
ている。
ル成長させる方法として、気相エピタキシャル成長法
（VPE）、有機金属気相成長法（MOCVD）、分子線エピタ
キシ法（MBE）などが知られている。III族原料をハロゲ
ン化物とし、Ｖ族元素を含むH2ガスとともに反応管中に
送り、基板上にIII−Ｖ族化合物半導体を成長させるハ
イドライドVPE法は、成長を同種の基板上で行わせるい
わゆるホモエピタキシャル成長の場合には、容易に高純
度かつ良質な結晶膜が得られるので、GaAs,GaP,InP等の
III−Ｖ族化合物半導体デバイスの作製に広く応用され
ている。
第８図（Ａ），（Ｂ）を参照して従来のハイドライドVP
E法を説明する。同図（Ａ）は装置の概略を示す断面
図、同図（Ｂ）は装置内の温度分布を示す図である。反
応管１内にボート２に納めたIII族原料のGa3とGaP単結
晶基板４を配置する。反応管の周囲には電気炉（図示せ
ず）を設け、反応管内部の温度分布を第８図（Ｂ）に示
すように保つ。導管５よりPH3とH2の混合ガス６を、導
管５とは別の図示しないガス導入口よりHClとH2の混合
ガス７を反応管内部に導入する。導入されたHClは加熱
されているGaと反応する。
E法を説明する。同図（Ａ）は装置の概略を示す断面
図、同図（Ｂ）は装置内の温度分布を示す図である。反
応管１内にボート２に納めたIII族原料のGa3とGaP単結
晶基板４を配置する。反応管の周囲には電気炉（図示せ
ず）を設け、反応管内部の温度分布を第８図（Ｂ）に示
すように保つ。導管５よりPH3とH2の混合ガス６を、導
管５とは別の図示しないガス導入口よりHClとH2の混合
ガス７を反応管内部に導入する。導入されたHClは加熱
されているGaと反応する。
Ga＋HCl→GaCl＋1/2H2 （１） の反応によって生成したGaClとH2の混合ガス８が下流に
送られる。一方PH3は主にP4の形に分解し、高温領域に
置かれたバッフル９内でGaClとH2の混合ガス８と混合さ
れ、GaCl,P4およびH2の混合ガス10を形成する。混合ガ
ス10は高温領域を通過した後低温領域に入り、温度の低
下とともに、 2GaCl＋1/2P4＋H2→2GaP＋2HCl （２） の反応によって低温領域に置かれたGaP単結晶基板４上
にGaPを析出する。
送られる。一方PH3は主にP4の形に分解し、高温領域に
置かれたバッフル９内でGaClとH2の混合ガス８と混合さ
れ、GaCl,P4およびH2の混合ガス10を形成する。混合ガ
ス10は高温領域を通過した後低温領域に入り、温度の低
下とともに、 2GaCl＋1/2P4＋H2→2GaP＋2HCl （２） の反応によって低温領域に置かれたGaP単結晶基板４上
にGaPを析出する。
基板４にGaP単結晶を用いてその上にGaPを成長させるホ
モエピタキシャル成長の場合には、上述のようにエピタ
キシャル成長が行われるが、基板４にSi単結晶を用いる
と以下に述べる理由によってGaPは全く成長しない。す
なわち、反応管には一般に耐火性、加工性が良好なため
石英ガラス（SiO2）が用いられている。高温に熱せられ
た石英ガラスにHClが触れると次の反応によりH2Oが発生
する。
モエピタキシャル成長の場合には、上述のようにエピタ
キシャル成長が行われるが、基板４にSi単結晶を用いる
と以下に述べる理由によってGaPは全く成長しない。す
なわち、反応管には一般に耐火性、加工性が良好なため
石英ガラス（SiO2）が用いられている。高温に熱せられ
た石英ガラスにHClが触れると次の反応によりH2Oが発生
する。
SiO2＋HCl→SiHnCl4-n＋H2O （３） （但しｎ＝０〜３） H2Ｏは下流のSi基板上にH2ガスとともに送られSiと反応
し、SiO2を形成する。このようにして、形成されたSiO2
はSi基板上を覆いGaPの成長をさまたげる。
し、SiO2を形成する。このようにして、形成されたSiO2
はSi基板上を覆いGaPの成長をさまたげる。
H.HuberとG.H.Winstelの論文（Siemns Forschungs und
Entwicklungsberichte;２（1973）pp.171−174）には、
成長用電気炉の他に熱処理用の電気炉を付加し、H2中で
Si基板を熱処理して自然酸化膜を除去した後、ただちに
成長温度域に基板を移動させてGaPを成長させた例が示
されている。しかしこの場合にもHCl雰囲気に基板が800
°程度の高温で晒されるため、Si基板上へのSiO2の形成
を防止できず、成長の再現性が悪く、また成長したとし
ても結晶性が悪くデバイスへの適用が不可能であること
が示されている。
Entwicklungsberichte;２（1973）pp.171−174）には、
成長用電気炉の他に熱処理用の電気炉を付加し、H2中で
Si基板を熱処理して自然酸化膜を除去した後、ただちに
成長温度域に基板を移動させてGaPを成長させた例が示
されている。しかしこの場合にもHCl雰囲気に基板が800
°程度の高温で晒されるため、Si基板上へのSiO2の形成
を防止できず、成長の再現性が悪く、また成長したとし
ても結晶性が悪くデバイスへの適用が不可能であること
が示されている。
以上の理由によって、Si基板上へのIII−Ｖ族化合物半
導体のヘテロエピタキシャル成長は、HClなどハロゲン
化物を含む気相成長法では実現されておらず、もっぱら
MOCVD,MBE法で試みられている。しかしこれらの方法で
はハロゲン化物を含む気相成長法でホモエピタキシャル
成長させた結晶に匹敵する品質の結晶は得られていな
い。
導体のヘテロエピタキシャル成長は、HClなどハロゲン
化物を含む気相成長法では実現されておらず、もっぱら
MOCVD,MBE法で試みられている。しかしこれらの方法で
はハロゲン化物を含む気相成長法でホモエピタキシャル
成長させた結晶に匹敵する品質の結晶は得られていな
い。
M.AkiyamaらはMOCVD法によってSi基板上に成長させたGa
As結晶について報告している（Journal of Crystal Gro
wth,Vol.68,pp.21−26,1984）。それによれば400°でト
リメチルガリウムとAsH3を熱分解してSi基板上に堆積し
たGaAs膜を750°でアニールすると鏡面状の単結晶GaAs
が得られるが、その膜の上に、通常の方法、例えばMOCV
D法、ハイドライドVPE法などでGaAsを成長させてもGaAs
を基板として成長させた膜質には達しなかった。そして
その原因として、400°の低い温度で最初の膜を堆積さ
せるため、トリメチルガリウムの構成分子基であるCH3
の未分解のまま膜中に残留し結晶性を悪化させているこ
とが、膜の深さ方向の不純物分析により明らかにされて
いる。
As結晶について報告している（Journal of Crystal Gro
wth,Vol.68,pp.21−26,1984）。それによれば400°でト
リメチルガリウムとAsH3を熱分解してSi基板上に堆積し
たGaAs膜を750°でアニールすると鏡面状の単結晶GaAs
が得られるが、その膜の上に、通常の方法、例えばMOCV
D法、ハイドライドVPE法などでGaAsを成長させてもGaAs
を基板として成長させた膜質には達しなかった。そして
その原因として、400°の低い温度で最初の膜を堆積さ
せるため、トリメチルガリウムの構成分子基であるCH3
の未分解のまま膜中に残留し結晶性を悪化させているこ
とが、膜の深さ方向の不純物分析により明らかにされて
いる。
また、最近同一基板上に複数の機能や異った機能を集積
化するデバイスの開発が試みられている。例えば光デバ
イスと電子デバイスを同一基板上に集積化した光−電子
デバイスはその代表的なものである。このような異種材
料を同一基板上に混載する場合、先に製造したデバイス
を熱により劣化させずに次のデバイスを製造するために
は、それぞれの材料を成長させる工程の低温度化が必須
である。しかし従来法で基板温度だけを低くして成長を
試みると、基板の位置より上流の従来成長が行われてき
た温度に対応する領域の反応管内壁に結晶が析出し、基
板上には所望の結晶は全く成長しない。このように従来
のハロゲナイドVPE法では同一基板上に複数の機能、異
なる機能を集積化するためのヘテロエピタキシャル成長
を行わせることができなかった。
化するデバイスの開発が試みられている。例えば光デバ
イスと電子デバイスを同一基板上に集積化した光−電子
デバイスはその代表的なものである。このような異種材
料を同一基板上に混載する場合、先に製造したデバイス
を熱により劣化させずに次のデバイスを製造するために
は、それぞれの材料を成長させる工程の低温度化が必須
である。しかし従来法で基板温度だけを低くして成長を
試みると、基板の位置より上流の従来成長が行われてき
た温度に対応する領域の反応管内壁に結晶が析出し、基
板上には所望の結晶は全く成長しない。このように従来
のハロゲナイドVPE法では同一基板上に複数の機能、異
なる機能を集積化するためのヘテロエピタキシャル成長
を行わせることができなかった。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上述した従来の欠点を除去し、III族元素のハ
ロゲン化物を含む気相成長法によって、Si基板上に良質
のIII−Ｖ族化合物半導体を均一成長させることを目的
とする。
ロゲン化物を含む気相成長法によって、Si基板上に良質
のIII−Ｖ族化合物半導体を均一成長させることを目的
とする。
［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明の気相成長方
法においては、反応容器内に配設した基板上にＶ族元素
を含む水素ガスからなる第１のガスを流しておき、III
族元素のハロゲン化物を含む第２のガスを第１のガスの
流路と異なる流路から流し、基板を第１のガスの流路内
から第１のガスと第２のガスが合流する位置を所望の速
度で通過させることにより基板上にIII−Ｖ族化合物半
導体を成長させることを特徴とする。
法においては、反応容器内に配設した基板上にＶ族元素
を含む水素ガスからなる第１のガスを流しておき、III
族元素のハロゲン化物を含む第２のガスを第１のガスの
流路と異なる流路から流し、基板を第１のガスの流路内
から第１のガスと第２のガスが合流する位置を所望の速
度で通過させることにより基板上にIII−Ｖ族化合物半
導体を成長させることを特徴とする。
また本発明の気相成長方法においては、反応容器内に配
設した基板上にＶ族元素を含む水素ガスからなる第１の
ガスを流しておき、III族元素のハロゲン化物を含む第
２のガスを第１のガスの流路と異なる流路から流し、基
板を第１のガスの流路内から第１のガスと第２のガスが
合流する位置を所望の速度で通過させる第１の工程と、
第１の工程の温度よりも高い基板温度で、基板を再び第
１のガスと第２のガスが合流する位置を通過させる第２
の工程とからなることを特徴とする。
設した基板上にＶ族元素を含む水素ガスからなる第１の
ガスを流しておき、III族元素のハロゲン化物を含む第
２のガスを第１のガスの流路と異なる流路から流し、基
板を第１のガスの流路内から第１のガスと第２のガスが
合流する位置を所望の速度で通過させる第１の工程と、
第１の工程の温度よりも高い基板温度で、基板を再び第
１のガスと第２のガスが合流する位置を通過させる第２
の工程とからなることを特徴とする。
さらに本発明の気相成長装置にあっては、反応容器内
に、Ｖ族元素を含む水素ガスからなる第１のガスを流す
第１の流路と、III族元素のハロゲン化物を含む第２の
ガスを流す第２の流路を、それぞれ独立にかつそれぞれ
の流路の端部において記第１および第２のガスが合流し
得るように設け、反応器内には基板を支持する基板支持
具が設けられ、基板支持具が反応容器を容器の軸方向に
移動可能であり、かつ基板上にIII−Ｖ族化合物半導体
を気相成長させるに際し、第１および第２のガスの合流
部を基板支持部が所望の速度で通過するように駆動する
駆動装置を有することを特徴とする。
に、Ｖ族元素を含む水素ガスからなる第１のガスを流す
第１の流路と、III族元素のハロゲン化物を含む第２の
ガスを流す第２の流路を、それぞれ独立にかつそれぞれ
の流路の端部において記第１および第２のガスが合流し
得るように設け、反応器内には基板を支持する基板支持
具が設けられ、基板支持具が反応容器を容器の軸方向に
移動可能であり、かつ基板上にIII−Ｖ族化合物半導体
を気相成長させるに際し、第１および第２のガスの合流
部を基板支持部が所望の速度で通過するように駆動する
駆動装置を有することを特徴とする。
［作用］ 本発明では、従来法より低温に保たれた基板をＶ族元素
を含むH2ガス中に配置し、基板近傍で導入されたIII族
のハロゲン化物を含むガスがＶ族元素を含むH2ガスと合
流して基板上の析出反応を起こさせるようにし、かつ合
流位置を基板が所望の速度で移動するようにしたので、
Si基板上に均一なIII−Ｖ族化合物半導体結晶を成長で
きる。
を含むH2ガス中に配置し、基板近傍で導入されたIII族
のハロゲン化物を含むガスがＶ族元素を含むH2ガスと合
流して基板上の析出反応を起こさせるようにし、かつ合
流位置を基板が所望の速度で移動するようにしたので、
Si基板上に均一なIII−Ｖ族化合物半導体結晶を成長で
きる。
［実施例］ 以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図に本発明による気相成長装置の一実施例を示す。
図において、22は石英ガラス製の反応管で石英ガラス製
のIII族元素原料室18Aとの２重管構造となっている。22
A,22Bはガスの流入および排気のための反応管両端部、2
2CはＯ−リングである。原料室18A内にはIII族原料18が
石英ボートに入れて納められている。反応管22の中に基
板支持具14が置かれロッド14Aによって磁気カップリン
グ13Aに接続されている。磁気カップリング13,13Aは、
大気を遮断したまま基板支持具を駆動用モータ12,駆動
用チェーンによって移動させる用途に使うものであっ
て、この機能が満足できれば他の方法でもよい。基板15
は基板支持具上に置かれている。17A,17B,17Cは反応管
を加熱する電気炉である。
図において、22は石英ガラス製の反応管で石英ガラス製
のIII族元素原料室18Aとの２重管構造となっている。22
A,22Bはガスの流入および排気のための反応管両端部、2
2CはＯ−リングである。原料室18A内にはIII族原料18が
石英ボートに入れて納められている。反応管22の中に基
板支持具14が置かれロッド14Aによって磁気カップリン
グ13Aに接続されている。磁気カップリング13,13Aは、
大気を遮断したまま基板支持具を駆動用モータ12,駆動
用チェーンによって移動させる用途に使うものであっ
て、この機能が満足できれば他の方法でもよい。基板15
は基板支持具上に置かれている。17A,17B,17Cは反応管
を加熱する電気炉である。
第１図に示した装置によりSi基板上にGaPを成長させる
方法について説明する。
方法について説明する。
III族元素18としてGaを用いる。Si基板15を基板支持具1
4上に置き、ガス導入口19A,20AよりH2ガスを流し、反応
管内の空気を十分に置換した後反応管22を1000℃前後に
加熱する。この加熱によりSi基板上の自然酸化膜や汚れ
を取る。次に、電気炉17A,Bを350〜450°,17Cを650〜90
0℃にして20Aよりホスフィンを含むH2ガス20を、19Aよ
りHClを含むH2ガス19を流す。HClは（１）式によりGaと
反応して（GaCl＋H2）からなるガス流を生ずる。GaClガ
ス流とホスフィンガス流は隔壁16の先端部16Aで合流す
る。流れが定常になった後、駆動用モータを動作させて
基板を一定速度で第１図に示す位置より右の方に移動さ
せる。隔壁16の先端部16Aの下を基板がすべて通過した
後、基板支持具を第１図に示した位置に戻す。
4上に置き、ガス導入口19A,20AよりH2ガスを流し、反応
管内の空気を十分に置換した後反応管22を1000℃前後に
加熱する。この加熱によりSi基板上の自然酸化膜や汚れ
を取る。次に、電気炉17A,Bを350〜450°,17Cを650〜90
0℃にして20Aよりホスフィンを含むH2ガス20を、19Aよ
りHClを含むH2ガス19を流す。HClは（１）式によりGaと
反応して（GaCl＋H2）からなるガス流を生ずる。GaClガ
ス流とホスフィンガス流は隔壁16の先端部16Aで合流す
る。流れが定常になった後、駆動用モータを動作させて
基板を一定速度で第１図に示す位置より右の方に移動さ
せる。隔壁16の先端部16Aの下を基板がすべて通過した
後、基板支持具を第１図に示した位置に戻す。
上記工程によりSi基板上には一定速度にすると先端16A
の下を一定速度で通過するので、基板上には薄いGaP膜
が均一に形成される。GaP膜の厚さは流すガスの濃度，
移動の速度で変化する。第２図は、400℃に加熱された
基板上にホスフィンガス１×10-6mol/min,HClを５×10
-5mol/min流した場合の隔壁先端16A付近のGaP成長速度
分布を示す。この図から明らかな通り、隔壁先端16A近
傍の成長速度が著しく速い。そのため16A下を通過する
基板上に成長するGaP膜の厚さは、主に基板の移動速度
と成長速度の急峻な立上り特性で決まる。第２図の成長
素駆動分布を第３図の実線で示す三角形の分布で近似し
て基板支持具の移動速度と膜厚の関係を示したものが第
４図である。基板移動速度0.25mm/secで75Å、0.5mm/se
cで37.5Åの厚さのGaP膜が成長できる。上述したように
隔壁の先端16Aのガス合流近傍の急峻な成長速度分布下
を基板を移動させ、高精度で制御できる移動速度によっ
て膜厚を制御するので、均一な薄い膜が高い精度で成長
できる。また移動により順次基板上に成長させて行くの
で基板の面積に限りがなく、大口径の基板上にも成長で
きる。均一な膜の成長後に余分な膜が成長するのを避け
るために、早い速度で基板を元の位置にもどす。
の下を一定速度で通過するので、基板上には薄いGaP膜
が均一に形成される。GaP膜の厚さは流すガスの濃度，
移動の速度で変化する。第２図は、400℃に加熱された
基板上にホスフィンガス１×10-6mol/min,HClを５×10
-5mol/min流した場合の隔壁先端16A付近のGaP成長速度
分布を示す。この図から明らかな通り、隔壁先端16A近
傍の成長速度が著しく速い。そのため16A下を通過する
基板上に成長するGaP膜の厚さは、主に基板の移動速度
と成長速度の急峻な立上り特性で決まる。第２図の成長
素駆動分布を第３図の実線で示す三角形の分布で近似し
て基板支持具の移動速度と膜厚の関係を示したものが第
４図である。基板移動速度0.25mm/secで75Å、0.5mm/se
cで37.5Åの厚さのGaP膜が成長できる。上述したように
隔壁の先端16Aのガス合流近傍の急峻な成長速度分布下
を基板を移動させ、高精度で制御できる移動速度によっ
て膜厚を制御するので、均一な薄い膜が高い精度で成長
できる。また移動により順次基板上に成長させて行くの
で基板の面積に限りがなく、大口径の基板上にも成長で
きる。均一な膜の成長後に余分な膜が成長するのを避け
るために、早い速度で基板を元の位置にもどす。
定速で移動する基板の温度が高いと、Si基板上にはまず
島状のGaPが成長する。成長終了後のGaPの表面は凹凸が
大きく、平坦性が悪い。しかし、Si基板の温度を450℃
以下とすると、均一な厚さの平坦な成長膜が得られる。
基板温度が350℃に満たないと成長速度が著しく小さく
なるので、Si基板の望ましい温度範囲は350℃〜450℃で
ある。このような低温で成長させた膜の結晶方位はSi基
板の結晶方位とは完全には合致しておらず、非晶質な膜
が形成される場合もある。しかし、この膜を500℃以上
の高温でアニールするとSi基板の結晶方位と方位の一致
した結晶となる。従って上述の工程で成長させた膜は、
Si基板上にIII−Ｖ族化合物結晶を成長させる際のバッ
ファ層として極めて有効である。
島状のGaPが成長する。成長終了後のGaPの表面は凹凸が
大きく、平坦性が悪い。しかし、Si基板の温度を450℃
以下とすると、均一な厚さの平坦な成長膜が得られる。
基板温度が350℃に満たないと成長速度が著しく小さく
なるので、Si基板の望ましい温度範囲は350℃〜450℃で
ある。このような低温で成長させた膜の結晶方位はSi基
板の結晶方位とは完全には合致しておらず、非晶質な膜
が形成される場合もある。しかし、この膜を500℃以上
の高温でアニールするとSi基板の結晶方位と方位の一致
した結晶となる。従って上述の工程で成長させた膜は、
Si基板上にIII−Ｖ族化合物結晶を成長させる際のバッ
ファ層として極めて有効である。
Si基板上に基板移動速度0.25mm/secで75Åの厚さのGaP
膜を成長させた後、基板を第１図に示す位置に戻し、65
0℃まで昇温してGaP膜を結晶化させ、再度右へ基板を移
動しGaP結晶を成長させた。
膜を成長させた後、基板を第１図に示す位置に戻し、65
0℃まで昇温してGaP膜を結晶化させ、再度右へ基板を移
動しGaP結晶を成長させた。
高温では第３図に示す急峻な成長速度分布は実現されず
なだらかな分布であるため、基板の移動速度は適当に速
ければよく1mm/sec以上でよい。高温でのGaP膜厚は成長
時間によって決めることができ、30分で約0.7μｍ成長
した。なお高温での成長の場合原料は、ホスフィン５×
10-5mol/min,HCl5×10-5mol/min流した。
なだらかな分布であるため、基板の移動速度は適当に速
ければよく1mm/sec以上でよい。高温でのGaP膜厚は成長
時間によって決めることができ、30分で約0.7μｍ成長
した。なお高温での成長の場合原料は、ホスフィン５×
10-5mol/min,HCl5×10-5mol/min流した。
成長したGaP単結晶は鏡面状でアンチフェーズがなく、
結晶の品質を示す欠陥密度も106cm-2と低く高品質であ
った。また同一条件で２インチSi基板と４インチSi基板
に成長させたが口径による差は見いだせなかった。
結晶の品質を示す欠陥密度も106cm-2と低く高品質であ
った。また同一条件で２インチSi基板と４インチSi基板
に成長させたが口径による差は見いだせなかった。
上述の実施例では、成長速度分布を第４図に示した三角
形で近似したが、第３図の成長速度分布をそのまま用い
て数値計算により基板移動速度と膜厚の関係を求める方
が高精度な膜厚制御ができること、および基板移動速度
を基板位置により変化させることにより、上流側と下流
側の膜厚のばらつきを少なくできることは言うまでもな
い。すなわち、成長速度の積分値が堆積量となるので、
基板移動速度を次第に遅くすればよい。
形で近似したが、第３図の成長速度分布をそのまま用い
て数値計算により基板移動速度と膜厚の関係を求める方
が高精度な膜厚制御ができること、および基板移動速度
を基板位置により変化させることにより、上流側と下流
側の膜厚のばらつきを少なくできることは言うまでもな
い。すなわち、成長速度の積分値が堆積量となるので、
基板移動速度を次第に遅くすればよい。
また、第３図の分布，第４図の移動速度の範囲はこれに
限定されることなく原料の供給量，成長させる物質，例
えばGaAs,InPなどによって変わる。
限定されることなく原料の供給量，成長させる物質，例
えばGaAs,InPなどによって変わる。
第５図に本発明による気相成長装置の他の実施例を示
す。本実施例と第１図に示した実施例の主要な相異は、
III族元素の原料ガスとＶ族元素の原料ガスが反応管22
の同一方向端部から供給されること、III族元素の原料
室18Aの一部が第１図の装置における隔壁16の役割りを
果し、原料室端部18Dが隔壁先端部16Aの役割りを果して
いることであ。III族元素を含むガスと、Ｖ族元素を含
むガスは、先端部18Dにおいて合流する。原料室の配置
に伴って、電気炉17D,17Eの配置が第１図の装置の電気
炉17A〜17Cの配置と異なっている。基板移動系は図示を
省略してある。25は成長膜である。
す。本実施例と第１図に示した実施例の主要な相異は、
III族元素の原料ガスとＶ族元素の原料ガスが反応管22
の同一方向端部から供給されること、III族元素の原料
室18Aの一部が第１図の装置における隔壁16の役割りを
果し、原料室端部18Dが隔壁先端部16Aの役割りを果して
いることであ。III族元素を含むガスと、Ｖ族元素を含
むガスは、先端部18Dにおいて合流する。原料室の配置
に伴って、電気炉17D,17Eの配置が第１図の装置の電気
炉17A〜17Cの配置と異なっている。基板移動系は図示を
省略してある。25は成長膜である。
第６図に本発明の気相成長装置のさらに他の実施例を示
す。反応管22の長手方向に沿って、反応管の一部を上下
に区画する隔壁31が設けられ、この隔壁31の上部がIII
族元素の原料室となっている。隔壁31の先端部31Aにお
いて、III族元素を含むガスとＶ族元素を含むガスが合
流する。
す。反応管22の長手方向に沿って、反応管の一部を上下
に区画する隔壁31が設けられ、この隔壁31の上部がIII
族元素の原料室となっている。隔壁31の先端部31Aにお
いて、III族元素を含むガスとＶ族元素を含むガスが合
流する。
第７図に本発明の気相成長装置のさらに他の実施例を示
す。本実施例においては、Ｖ族元素ガスの導入部32が隔
壁の役割りを果し、その先端部32Aにおいて、III族元素
を含むガスとＶ族元素を含むガスとが合流する。
す。本実施例においては、Ｖ族元素ガスの導入部32が隔
壁の役割りを果し、その先端部32Aにおいて、III族元素
を含むガスとＶ族元素を含むガスとが合流する。
第６図および第７図においては、電気炉および基板移動
機構の図示を省略してある。
機構の図示を省略してある。
第５図〜第７図の装置は、原料ガスの流入径路，原料室
の配置などが第１図の実施例と異なっているが、その操
作および機能は第１図の装置と同様である。
の配置などが第１図の実施例と異なっているが、その操
作および機能は第１図の装置と同様である。
本発明の方法および装置を用い、基板上に組成の異なる
多層膜を成長させることができることは言うまでもな
い。
多層膜を成長させることができることは言うまでもな
い。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、急峻な成長速度分
布が出現している領域下を基板を移動させてIII−Ｖ族
化合物を成長させるので、大口径の基板上に均一な薄い
膜が成長できる。そのため、Si基板上にIII−Ｖ族化合
物を成長させる際のバッファ層の成長に応用すると、大
口径のSi基板上にアンチフェーズのない高品質なIII−
Ｖ族化合物を成長させることができる。
布が出現している領域下を基板を移動させてIII−Ｖ族
化合物を成長させるので、大口径の基板上に均一な薄い
膜が成長できる。そのため、Si基板上にIII−Ｖ族化合
物を成長させる際のバッファ層の成長に応用すると、大
口径のSi基板上にアンチフェーズのない高品質なIII−
Ｖ族化合物を成長させることができる。
第１図は本発明の気相成長装置の実施例の断面図、 第２図はガス合流近傍の成長速度分布を示す図、 第３図は第２図の成長速度分布を近似した特性図、 第４図は第３図の近似を用いた膜厚と基板移動速度の関
係を示す図、 第５図，第６図および第７図はそれぞれ本発明の気相成
長装置の実施例の断面図、 第８図は従来の気相成長装置を示し、同図（Ａ）は装置
の断面図、同図（Ｂ）は装置の温度分布を示す図であ
る。 １…反応管、 ２…ボート、 ３…III族元素、 ４…基板、 11…駆動用チェーン、 12…駆動用モータ、 13…磁気カップリング、 14…基板支持具、 15…基板、 16…隔壁、 17A,17B,17C,17D,17E…電気炉、 18…III族元素、 19…HClガスを含む水素ガス、 19A…ガス導入口、 20…Ｖ族元素を含む水素ガス、 20A…ガス導入口、 21…排気、 22…反応管、 31,32…隔壁。
係を示す図、 第５図，第６図および第７図はそれぞれ本発明の気相成
長装置の実施例の断面図、 第８図は従来の気相成長装置を示し、同図（Ａ）は装置
の断面図、同図（Ｂ）は装置の温度分布を示す図であ
る。 １…反応管、 ２…ボート、 ３…III族元素、 ４…基板、 11…駆動用チェーン、 12…駆動用モータ、 13…磁気カップリング、 14…基板支持具、 15…基板、 16…隔壁、 17A,17B,17C,17D,17E…電気炉、 18…III族元素、 19…HClガスを含む水素ガス、 19A…ガス導入口、 20…Ｖ族元素を含む水素ガス、 20A…ガス導入口、 21…排気、 22…反応管、 31,32…隔壁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太刀川 正美 神奈川県厚木市森の里若宮３番１号 日本 電信電話株式会社厚木電気通信研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−54179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−176988（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】反応容器内に配設した基板上にＶ族元素を
含む水素ガスからなる第１のガスを流しておき、III族
元素のハロゲン化物を含む第２のガスを前記第１のガス
の流路と異なる流路から流し、前記基板を前記第１のガ
スの流路内から前記第１のガスと前記第２のガスが合流
する位置を所望の速度で通過させることにより前記基板
上にIII−Ｖ族化合物半導体を成長させることを特徴と
する気相成長方法。 - 【請求項２】前記基板がSi基板であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の気相成長方法。 - 【請求項３】反応容器内に配設した基板上にＶ族元素を
含む水素ガスからなる第１のガスを流しておき、III族
元素のハロゲン化物を含む第２のガスを前記第１のガス
の流路と異なる流路から流し、前記基板を前記第１のガ
スの流路内から前記第１のガスと前記第２のガスが合流
する位置を所望の速度で通過させる第１の工程と、該第
１の工程の温度よりも高い基板温度で、前記基板を再び
前記第１のガスと前記第２のガスが合流する位置を通過
させる第２の工程とからなることを特徴とする気相成長
方法。 - 【請求項４】前記基板がSi基板であることを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載の気相成長方法。 - 【請求項５】反応容器内に、Ｖ族元素を含む水素ガスか
らなる第１のガスを流す第１の流路と、III族元素のハ
ロゲン化物を含む第２のガスを流す第２の流路を、それ
ぞれ独立にかつそれぞれの流路の端部において前記第１
および第２のガスが合流し得るように設け、前記反応容
器内には基板を支持する基板支持具が設けられ、前記基
板支持具が前記反応容器内を容器の軸方向に移動可能で
あり、かつ、前記基板上にIII−Ｖ族化合物半導体を気
相成長させるに際し、前記第１および第２のガスの合流
部を前記基板支持部が所望の速度で通過するように前記
基板支持具を駆動する駆動装置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 |
|---|---|---|---|
| JP62183257A JPH0699231B2 (ja) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | 気相成長方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62183257A JPH0699231B2 (ja) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | 気相成長方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6428295A JPS6428295A (en) | 1989-01-30 |
| JPH0699231B2 true JPH0699231B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=16132503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62183257A Expired - Fee Related JPH0699231B2 (ja) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | 気相成長方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0699231B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3090145B2 (ja) * | 1989-09-26 | 2000-09-18 | 豊田合成株式会社 | 化合物半導体の気相成長装置 |
| JPH0541136U (ja) * | 1991-11-06 | 1993-06-01 | 三洋電機株式会社 | 半導体薄膜形成装置 |
| JP6254007B2 (ja) * | 2014-02-18 | 2017-12-27 | 住友化学株式会社 | 基板処理装置 |
| CN105154978B (zh) * | 2015-10-14 | 2017-12-15 | 云南鑫耀半导体材料有限公司 | 砷化镓多晶磁场生长炉以及生长方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5354179A (en) * | 1976-10-27 | 1978-05-17 | Nec Corp | Gas phase growing apparatus for multilayer crystal |
| JPS62176988A (ja) * | 1986-01-27 | 1987-08-03 | Nec Corp | 化合物半導体の気相成長方法およびその装置 |
-
1987
- 1987-07-24 JP JP62183257A patent/JPH0699231B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6428295A (en) | 1989-01-30 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |