JPH07135178A - エピタキシャル結晶成長装置 - Google Patents

エピタキシャル結晶成長装置

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JPH07135178A
JPH07135178A JP28088193A JP28088193A JPH07135178A JP H07135178 A JPH07135178 A JP H07135178A JP 28088193 A JP28088193 A JP 28088193A JP 28088193 A JP28088193 A JP 28088193A JP H07135178 A JPH07135178 A JP H07135178A
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JP
Japan
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gas
wall
crystal
desorption
fluororesin
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Pending
Application number
JP28088193A
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English (en)
Inventor
Shigekazu Minagawa
重量 皆川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】反応ガスの器壁における吸着を防止する。 【構成】エピタキシャル気相結晶成長装置を形成してい
るステンレス配管や石英反応管16の内壁をフッ素樹脂
で被覆する。 【効果】結晶を構成する成分の立上り遅れや立ち下がり
の尾を無くし、設計通りのデバイスを作製することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体を用いた殆
どすべてのデバイス、たとえば半導体レーザ,発光ダイ
オード,FET,バイポーラトランジスタ,光検出器,
光変調器などの作製に適用される結晶成長装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、化合物半導体を用いた上述の如き
光デバイスや電子デバイスが盛んに開発され実用に供さ
れるようになってきた。これらのデバイスの製造には有
機金属等を原料にもちいた有機金属気相エピタキシャル
成長技術が広く採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この装置は主としてス
テンレスから成るガスマニホルドと石英から成る反応管
から構成されているが、これらの材料は使用される原料
ガスを良く吸着する性質がある。そのうえステンレスは
多結晶から成っているため、粒界や表面凹凸を有してい
る。このような表面構造は多量の吸着を生じる原因とな
る。
【0004】吸着を出来るだけ少なくするためには表面
を平滑にしなければならない。そのための手段としてア
ニーリング,機械研磨あるいは電解研磨などを行ったも
のが使用されるようになったが、まだ十分ではない。
【0005】他方、石英も有極性の材料であり、ガスを
吸着しやすい。
【0006】また、ほとんどの有機金属のガス,セレン
や硫黄の化合物、あるいは塩素などのハロゲンおよびそ
の化合物など、よく使用されるガスは、いわゆる電子供
与体としての性質を有し、そのため表面に強く吸着され
る。
【0007】この吸着のため、ガスを切り替えた時に瞬
時に切り替わらず、尾を引くといった現象が一般に観察
される。したがって、結晶の成長やドーピングに遅れを
生じたり、ヘテロ接合の界面が急峻に形成されずに遷移
層を生じたりしてデバイスの性能低下を引き起こすこと
になる。また、電子波干渉デバイス,共鳴トンネルデバ
イス,多重量子障壁構造など最先端の研究においては結
晶層の厚さを一原子層の精度で制御する必要があるが、
上述のガスの吸脱着現象が正確な制御を困難にしてい
る。
【0008】本発明はこれらの問題点を解決することを
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記吸着しや
すいガスが流れていく装置の内壁を、無極性のポリマで
あるフッ素樹脂で被覆する。
【0010】
【作用】エピタキシャル結晶成長装置のガス通路の内壁
をフッ素樹脂により被覆すると、フッ素樹脂被覆膜は装
置内壁の凹凸や多結晶粒界を埋めて平滑な表面を形成
し、それによってガスの吸着表面積を減少せしめる。
【0011】また、それ自体が無極性なのでステンレス
や石英などの有極性の装置構成材料に比べてはるかに低
吸着性である。
【0012】したがって、装置内壁表面における電子供
与性ガスの吸脱着現象を著しく低減することが出来る。
【0013】
【実施例】
(実施例1)図1にもっとも簡単な結晶であるGaAs
の単結晶膜を成長するための有機金属気相エピタキシャ
ル結晶成長装置の概念図を示す。キャリヤガスである水
素は純化器11で精製される。砒素の原料であるアルシ
ンはガスシリンダ12から供給される。一方、ガリウム
のプリカーサであるトリメチルガリウムは恒温槽中に浸
漬されたバブラ13にキャリヤガスである水素をバブリ
ングすることによって輸送される。これらのガスの流量
はマスフローコントローラ14によって精密に制御され
る。
【0014】結晶成長に先立って、通常はパージングと
いう操作が行われる。それはアルシンとトリメチルガリ
ウムをバイパス15を通じて流し、配管の清浄化,流量
の安定化、並びに配管内壁におけるガスの吸脱着の定常
化を図る操作である。このようにして流量,濃度,純度
の保証されたガスを反応管16に導き、基板結晶17の
上に所望の仕様の結晶を成長することが出来る。
【0015】この装置において、二重の線で示した部分
18で反応ガスの吸脱着が起きると、バイパス15に流
して安定化しておいたガスの濃度や純度に変化が生じ、
設定条件と異なった条件で成長が行われることは明らか
である。
【0016】このような現象を防止するために、二重線
で示した部分18の内壁をフッ素樹脂で被覆した装置を
使用する。その効果は不純物のドーピング実験において
明瞭に見出せる。
【0017】図1のトリメチルガリウムのバブラ13に
相当するジシクロペンタジエニルマグネシウムのバブラ
をつけ加えた装置により、マグネシウムをドープしたp
型GaAsのエピタキシャル成長を行う。成長温度は7
50℃、成長速度は2μ/hである。
【0018】フッ素樹脂被覆をしない装置を用いた場合
にはドーピングは非常に遅れ、エピタキシャル層と基板
結晶の界面から4000Å遅れてドーピングがおこなわ
れる。これはジシクロペンタマグネシウムが強い電子供
与性を持つため、装置を構成しているステンレスや石英
等の表面に強く吸着してしまい、容易に基板結晶のとこ
ろまで達しないからである。このような遅れはたとえば
良好なpn接合の形成を妨げることになる。
【0019】他方、フッ素樹脂を被覆した装置を用いれ
ば、この遅れは約一桁小さい500Åに留まることが明
らかになった。このようにフッ素樹脂を被覆した装置は
微量のドーパント用のガスに対しても吸着の影響が非常
に小さいことが判る。
【0020】(実施例2)実施例1に述べたと類似の効
果は、n型ドーピングにおいても得られる。n型のドー
パントとしてセレン化水素を用いて電子濃度1×1019
/cm3 のn型GaAsを同様に成長してのち、セレン化水素
のみを切ると電子濃度が1×1017/cm3まで下がるの
に2000Åにわたる尾を引く。ところがフッ素樹脂を
被覆した装置では300Å程度尾を引くだけである。
【0021】(実施例3)ZnSe/ZnMgSSeか
ら成る二重異種接合は高効率の青色発光ダイオードや青
色発光半導体レーザとして有望視されている結晶構造で
ある。この構造を結晶成長で作るには、原料にジメチル
アエン,ジイソプロピルセレン,ジシクロペンタジエニ
ルマグネシウム,硫化水素を用いる。これらの原料はい
ずれも大変吸着しやすい化合物であるため、前述のよう
にガスの切り替えにさいして、立上りの遅れや、立ち下
がりが尾を引く現象がみられる。従って異種接合界面で
は固溶体結晶の組成が急峻に切り替わらないで、組成が
徐々に変わるいわゆる組成遷移層が生じる。
【0022】GaAs基板結晶の上に上記の二重異種接
合を成長速度2μ/hで成長させるときに、その遷移層
の幅は100Åにも及ぶ。これに対して、フッ素樹脂で
被覆した成長装置を使用した場合には5Åと非常に薄く
なり、良好な異種接合が形成される。したがって本発明
の装置は、多重量子井戸レーザのような極めて薄い異種
接合を幾つも積み重ねて得られるデバイスの作製には極
めて好都合である。
【0023】
【発明の効果】エピタキシヤル気相晶成長において、成
分の立上りの遅れや立ち下がりが尾を引く現象を解決
し、設計どおりのデバイスの作成を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】エピタキシャル気相結晶成長装置の系統図。
【符号の説明】
11…水素ガス精製器、12…ガスシリンダ、13…バ
ブラ、14…マスフローコントローラ、15…バイパ
ス、16…反応管、17…基板結晶、18…フッ素樹脂
被覆部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内壁をフッ素樹脂で被覆して成ることを特
    徴とするエピタキシャル結晶成長装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、原料となる化合物の容
    器から基板結晶に至る気体の通路の内壁をフッ素樹脂で
    被覆したエピタキシャル結晶成長装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、原料の全部または一部
    が有機化合物であることを気相エピタキシャル結晶成長
    装置。
JP28088193A 1993-11-10 1993-11-10 エピタキシャル結晶成長装置 Pending JPH07135178A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023089939A1 (ja) * 2021-11-19 2023-05-25 株式会社Screenホールディングス 基板処理方法

Cited By (2)

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WO2023089939A1 (ja) * 2021-11-19 2023-05-25 株式会社Screenホールディングス 基板処理方法
TWI827280B (zh) * 2021-11-19 2023-12-21 日商斯庫林集團股份有限公司 基板處理方法

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