JPH07193005A - 結晶成長装置 - Google Patents
結晶成長装置Info
- Publication number
- JPH07193005A JPH07193005A JP32937193A JP32937193A JPH07193005A JP H07193005 A JPH07193005 A JP H07193005A JP 32937193 A JP32937193 A JP 32937193A JP 32937193 A JP32937193 A JP 32937193A JP H07193005 A JPH07193005 A JP H07193005A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- susceptor
- crystal growth
- compound
- crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】化合物気相成長装置において、成長薄膜へのサ
セプタからの不純物の取り込まれを防止する。 【構成】反応管の中に化合物結晶成長用基板を化熱・保
持するためのサセプタを配置した構造において、そのサ
セプタの上面の化合物結晶成長用基板以外の部分に脱ガ
ス防止用化合物基板を備えている。この脱ガス防止用化
合物基板に反応生成物が強く結合するため、再蒸発によ
る成長結晶層への不純物の取り込まれを防止できる。
セプタからの不純物の取り込まれを防止する。 【構成】反応管の中に化合物結晶成長用基板を化熱・保
持するためのサセプタを配置した構造において、そのサ
セプタの上面の化合物結晶成長用基板以外の部分に脱ガ
ス防止用化合物基板を備えている。この脱ガス防止用化
合物基板に反応生成物が強く結合するため、再蒸発によ
る成長結晶層への不純物の取り込まれを防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物結晶気相成長装
置に関し、特に気相成長装置の反応管に関する。
置に関し、特に気相成長装置の反応管に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、化合物半導体素子のための結晶成
長法として、気相成長法が生産性・高品質素子作製に優
れた方法として盛んに採用されている。特にＡｌＧａＡ
ｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＧａＩｎＰＡｓ系より成る素
子は光半導体素子、電子素子として重要で、結晶成長法
としては気相成長法の中でも有機金属気相成長法（以下
ＭＯＶＰＥ法という）が優れている。ＭＯＶＰＥ法はト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルガリウ
ム（ＴＭＧａ）などの有機金属蒸気及びアルシン（Ａｓ
Ｈ3 ）などの水素化物ガスを原料とした気相成長法であ
り、例えば、ＡｌＧａＡｓの成長はこれらＴＭＡｌ、Ｔ
ＭＧａ蒸気及びＡｓＨ3 ガスをＧａＡｓ基板の上に導入
・加熱してエピタキシャル成長を行うものである。
長法として、気相成長法が生産性・高品質素子作製に優
れた方法として盛んに採用されている。特にＡｌＧａＡ
ｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＧａＩｎＰＡｓ系より成る素
子は光半導体素子、電子素子として重要で、結晶成長法
としては気相成長法の中でも有機金属気相成長法（以下
ＭＯＶＰＥ法という）が優れている。ＭＯＶＰＥ法はト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルガリウ
ム（ＴＭＧａ）などの有機金属蒸気及びアルシン（Ａｓ
Ｈ3 ）などの水素化物ガスを原料とした気相成長法であ
り、例えば、ＡｌＧａＡｓの成長はこれらＴＭＡｌ、Ｔ
ＭＧａ蒸気及びＡｓＨ3 ガスをＧａＡｓ基板の上に導入
・加熱してエピタキシャル成長を行うものである。
【０００３】図２に従来の気相成長装置の基本構造を示
す（例えば、ジャーナル・オブ・クリスタル・グロウス
６８巻、１９８４年、４８３ページ；Ｊ． Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ， ｖｏｌ．６８ （１９８４）
ｐｐ． ４８３参照）。ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡ
ｓ層を成長する装置を例として以下説明する。
す（例えば、ジャーナル・オブ・クリスタル・グロウス
６８巻、１９８４年、４８３ページ；Ｊ． Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ， ｖｏｌ．６８ （１９８４）
ｐｐ． ４８３参照）。ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡ
ｓ層を成長する装置を例として以下説明する。
【０００４】ほぼ水平に配置された石英反応管１の内部
にカーボン製のサセプタ２の上にＧａＡｓ基板３を置
く。原料ガス（本例の場合はＴＭＡｌ，ＴＭＧａ，Ａｓ
Ｈ3 など）は水素（Ｈ2 ）などの搬送ガスとともに原料
ガス導入口６より導入され、ＧａＡｓ基板上で加熱され
反応してＡｌＧａＡｓエピタキシャル層が成長する。反
応済みの廃ガスはガス排気口７より排出される。基板加
熱は高周波コイル４により、カーボン製サセプタ２を誘
導することにより発熱させて行う。成長室管壁は水冷ジ
ャケット５に流す水により冷却する。
にカーボン製のサセプタ２の上にＧａＡｓ基板３を置
く。原料ガス（本例の場合はＴＭＡｌ，ＴＭＧａ，Ａｓ
Ｈ3 など）は水素（Ｈ2 ）などの搬送ガスとともに原料
ガス導入口６より導入され、ＧａＡｓ基板上で加熱され
反応してＡｌＧａＡｓエピタキシャル層が成長する。反
応済みの廃ガスはガス排気口７より排出される。基板加
熱は高周波コイル４により、カーボン製サセプタ２を誘
導することにより発熱させて行う。成長室管壁は水冷ジ
ャケット５に流す水により冷却する。
【０００５】このような反応管を用いて結晶成長を行っ
た場合、反応生成物が反応管内壁に付着していた。この
付着物は結晶成長用基板に落下して結晶モホロジーや結
晶品質を低下させていた。
た場合、反応生成物が反応管内壁に付着していた。この
付着物は結晶成長用基板に落下して結晶モホロジーや結
晶品質を低下させていた。
【０００６】これと似た課題は異なる成膜方法であるプ
ラズマＣＶＤ法でもある。プラズマＣＶＤ法は電圧を印
加した体面電極間にガスを送り込んで反応を起こさせる
ことを利用した成膜方法である。この場合、基板の上部
にある電極に付着した生成物が基板に落下することが問
題であった。この課題は基板と基板上部にある電極の間
に何らかの遮蔽物を設置することにより解決されている
（特開昭６４−３５９１９号公報、特開昭６２−３７３
７６号公報、特開昭６１−３２８１１号公報、特開昭６
１−２２７１７２号公報参照）。また付着物の落下とい
う問題ではないが、プラズマによりＳｉＯ2 製反応管か
ら酸素が脱ガスすることを防ぐために反応管と基板との
間に遮蔽物を設ける構造も提案されている（特開昭６３
−４３３３０号公報参照）。
ラズマＣＶＤ法でもある。プラズマＣＶＤ法は電圧を印
加した体面電極間にガスを送り込んで反応を起こさせる
ことを利用した成膜方法である。この場合、基板の上部
にある電極に付着した生成物が基板に落下することが問
題であった。この課題は基板と基板上部にある電極の間
に何らかの遮蔽物を設置することにより解決されている
（特開昭６４−３５９１９号公報、特開昭６２−３７３
７６号公報、特開昭６１−３２８１１号公報、特開昭６
１−２２７１７２号公報参照）。また付着物の落下とい
う問題ではないが、プラズマによりＳｉＯ2 製反応管か
ら酸素が脱ガスすることを防ぐために反応管と基板との
間に遮蔽物を設ける構造も提案されている（特開昭６３
−４３３３０号公報参照）。
【０００７】一方、反応生成物は反応管内壁だけではな
く基板を支持するサセプタにも付着する。プラズマＣＶ
Ｄ法では、サセプタへの付着物は基板に落下することが
なく、また成長温度が低いためサセプタに付着した生成
物が再蒸発して結晶品質を劣化させることがないためサ
セプタへの付着を防止する手段は講じられていなかっ
た。
く基板を支持するサセプタにも付着する。プラズマＣＶ
Ｄ法では、サセプタへの付着物は基板に落下することが
なく、また成長温度が低いためサセプタに付着した生成
物が再蒸発して結晶品質を劣化させることがないためサ
セプタへの付着を防止する手段は講じられていなかっ
た。
【０００８】プラズマＣＶＤ法とは異なり熱分解のみに
よる結晶成長法であるＣＶＤ法では、サセプタにおいて
結晶成長用基板より原料ガス導入口側に堆積した付着物
が、再蒸発しガスの流れによって結晶成長層に不純物と
して取り込まれ結晶品質の劣化を招いていた。そのため
にエッチングガスによりサセプタ上の生成物を除去して
おり、その際の効率良い方法が発明されている（特開昭
６３−１４３８１１号公報参照）。また熱分解による結
晶成長法であるＭＯＶＰＥ法では、昇温時に劣化した基
板表面をメルトバック法により除去する方法が発明され
ている（特開昭６３−３１８７３１号公報参照）。メル
トバックとは液相成長（ＬＰＥ）でよく用いられる手法
である。この発明はサセプタからの再蒸発を考慮したも
のではないが、この手法を用いると昇温時のサセプタか
らの再蒸発による表面劣化の影響を取り除くことができ
る。
よる結晶成長法であるＣＶＤ法では、サセプタにおいて
結晶成長用基板より原料ガス導入口側に堆積した付着物
が、再蒸発しガスの流れによって結晶成長層に不純物と
して取り込まれ結晶品質の劣化を招いていた。そのため
にエッチングガスによりサセプタ上の生成物を除去して
おり、その際の効率良い方法が発明されている（特開昭
６３−１４３８１１号公報参照）。また熱分解による結
晶成長法であるＭＯＶＰＥ法では、昇温時に劣化した基
板表面をメルトバック法により除去する方法が発明され
ている（特開昭６３−３１８７３１号公報参照）。メル
トバックとは液相成長（ＬＰＥ）でよく用いられる手法
である。この発明はサセプタからの再蒸発を考慮したも
のではないが、この手法を用いると昇温時のサセプタか
らの再蒸発による表面劣化の影響を取り除くことができ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらサセプタ
に付着した生成物を除去するために上記のようにエッチ
ングガスを流したり、メルトバックを用いる手法では、
エッチングガスにより結晶装置の腐食を引き起こした
り、メルトバック用の装置を新たに設けなければならな
かった。さらにこれらの手法は結晶成長の途中で行うの
は難しく、近年盛んに研究・開発されている化合物半導
体材料からなる多層量子井戸構造のヘテロ界面でのサセ
プタからの再蒸発による組成だれを解消することができ
なかった。
に付着した生成物を除去するために上記のようにエッチ
ングガスを流したり、メルトバックを用いる手法では、
エッチングガスにより結晶装置の腐食を引き起こした
り、メルトバック用の装置を新たに設けなければならな
かった。さらにこれらの手法は結晶成長の途中で行うの
は難しく、近年盛んに研究・開発されている化合物半導
体材料からなる多層量子井戸構造のヘテロ界面でのサセ
プタからの再蒸発による組成だれを解消することができ
なかった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前述課題を解決するため
の本発明の気相成長装置は、反応管の中に化合物結晶成
長用基板を加熱・保持するためのサセプタを配置した構
造において、そのサセプタの上面の化合物結晶成長用基
板以外の部分に脱ガス防止用化合物基板を備えているこ
とを特徴としている。
の本発明の気相成長装置は、反応管の中に化合物結晶成
長用基板を加熱・保持するためのサセプタを配置した構
造において、そのサセプタの上面の化合物結晶成長用基
板以外の部分に脱ガス防止用化合物基板を備えているこ
とを特徴としている。
【００１１】
【作用】反応管の中に化合物結晶成長用基板を加熱・保
持するためのサセプタを配置した構造において、そのサ
セプタの上面の化合物結晶成長用基板以外の部分に脱ガ
ス防止用化合物基板を備えていることにより、供給され
た原料ガスが脱ガス防止用化合物基板で取り込まれ、サ
セプタにまで達することが抑えられる。脱ガス防止用基
板を化合物半導体材料とすることにより、基板に取り込
まれた反応生成物は基板と強く結合するため、再蒸発を
確実に抑えることができる。
持するためのサセプタを配置した構造において、そのサ
セプタの上面の化合物結晶成長用基板以外の部分に脱ガ
ス防止用化合物基板を備えていることにより、供給され
た原料ガスが脱ガス防止用化合物基板で取り込まれ、サ
セプタにまで達することが抑えられる。脱ガス防止用基
板を化合物半導体材料とすることにより、基板に取り込
まれた反応生成物は基板と強く結合するため、再蒸発を
確実に抑えることができる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明について図面を用いて説明す
る。
る。
【００１３】本発明の一実施例の模式的平面図を図１に
示す。以下ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を成長する
装置を例として説明する。
示す。以下ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を成長する
装置を例として説明する。
【００１４】図１において、外圧に耐える円形の外管の
中に矩形の内挿管を設けた反応管１の内部に設けられた
サセプタ２の上には結晶成長用ＧａＡｓ基板３が保持さ
れている。カーボン製サセプタ２は高周波コイル４によ
り、電磁誘導で加熱される。反応管壁は水冷ジャケット
５に流す水により冷却する。サセプタ２の上流に配置さ
れた原料ガス導入口６から原料ガス（この場合はＴＭＡ
ｌ，ＴＭＧａ，ＡｓＨ3 など）が水素などの搬送ガスと
共に流れ込み、ＧａＡｓ基板３上で加熱され反応してＡ
ｌＧａＡｓエピタキシャル層が成長し、その廃ガスが排
気口７から排出されるように構成されている。そして、
サセプタ２の上面においてＧａＡｓ基板３以外の部分に
脱ガス防止用ＧａＡｓ化合物基板８を備えている。この
ように構成された本実施例によれば、結晶成長を５０回
以上行った後でも脱ガス防止用基板８の下のサセプタに
は反応生成物は殆どなく、また成長した多層結晶界面の
組成だれもなくなった。今回の実験では、結晶成長用基
板３の上流側に脱ガス防止用化合物基板８を置くことが
特に効果的であった。
中に矩形の内挿管を設けた反応管１の内部に設けられた
サセプタ２の上には結晶成長用ＧａＡｓ基板３が保持さ
れている。カーボン製サセプタ２は高周波コイル４によ
り、電磁誘導で加熱される。反応管壁は水冷ジャケット
５に流す水により冷却する。サセプタ２の上流に配置さ
れた原料ガス導入口６から原料ガス（この場合はＴＭＡ
ｌ，ＴＭＧａ，ＡｓＨ3 など）が水素などの搬送ガスと
共に流れ込み、ＧａＡｓ基板３上で加熱され反応してＡ
ｌＧａＡｓエピタキシャル層が成長し、その廃ガスが排
気口７から排出されるように構成されている。そして、
サセプタ２の上面においてＧａＡｓ基板３以外の部分に
脱ガス防止用ＧａＡｓ化合物基板８を備えている。この
ように構成された本実施例によれば、結晶成長を５０回
以上行った後でも脱ガス防止用基板８の下のサセプタに
は反応生成物は殆どなく、また成長した多層結晶界面の
組成だれもなくなった。今回の実験では、結晶成長用基
板３の上流側に脱ガス防止用化合物基板８を置くことが
特に効果的であった。
【００１５】なお、上記実施例においてはＡｌＧａＡｓ
薄膜を成長させた場合について説明したが、本発明は、
ＡｌＧａＩｎＰ系、ＧａＩｎＰＡｓ系、ＡｌＧａＳｂ
系、ＺｎＳＳｅ系など材料によらず適用できることは勿
論である。
薄膜を成長させた場合について説明したが、本発明は、
ＡｌＧａＩｎＰ系、ＧａＩｎＰＡｓ系、ＡｌＧａＳｂ
系、ＺｎＳＳｅ系など材料によらず適用できることは勿
論である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によ
り、サセプタに堆積した付着物が再蒸発し結晶成長層に
不純物として取り込まれ結晶品質の劣化を招くことを防
止でき、高品質な化合物結晶を得ることができる。
り、サセプタに堆積した付着物が再蒸発し結晶成長層に
不純物として取り込まれ結晶品質の劣化を招くことを防
止でき、高品質な化合物結晶を得ることができる。
【図１】本発明の気相成長装置の反応管の模式図であ
る。
る。
【図２】従来の気相成長装置の反応管の模式図である。
１ 反応管 ２ サセプタ ３ 結晶成長用ＧａＡｓ基板 ４ 高周波コイル ５ 水冷ジャケット ６ 原料ガス導入口 ７ 排気口 ８ 脱ガス防止用ＧａＡｓ基板
Claims (1)
- 【請求項１】 反応管の中に化合物結晶成長用基板を加
熱・保持するためのサセプタを配置した構造において、
そのサセプタの上面の化合物結晶成長用基板以外の部分
に脱ガス防止用化合物基板を備えていることを特徴とす
る結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32937193A JPH07193005A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32937193A JPH07193005A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07193005A true JPH07193005A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18220709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32937193A Pending JPH07193005A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07193005A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5277584A (en) * | 1975-12-24 | 1977-06-30 | Hitachi Ltd | Growing crystal |
| JPS58151397A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-08 | Toshiba Corp | 気相エピタキシヤル結晶製造方法 |
| JPS6191099A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-09 | Nec Corp | ＧａＡｓ気相成長方法 |
| JPS62137822A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体膜気相成長方法 |
| JPH01206618A (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機金属気相成長方法 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP32937193A patent/JPH07193005A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5277584A (en) * | 1975-12-24 | 1977-06-30 | Hitachi Ltd | Growing crystal |
| JPS58151397A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-08 | Toshiba Corp | 気相エピタキシヤル結晶製造方法 |
| JPS6191099A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-09 | Nec Corp | ＧａＡｓ気相成長方法 |
| JPS62137822A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体膜気相成長方法 |
| JPH01206618A (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機金属気相成長方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6569238B2 (en) | Apparatus and method for depositing semi conductor film | |
| JP3607664B2 (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物膜の製造装置 | |
| JP3673541B2 (ja) | ３−５族化合物半導体結晶の製造方法 | |
| JPH08316151A (ja) | 半導体の製造方法 | |
| JPH07193005A (ja) | 結晶成長装置 | |
| JP3772621B2 (ja) | 気相成長方法および気相成長装置 | |
| JPH0883773A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH05217910A (ja) | 化合物半導体の気相成長装置及び気相成長方法 | |
| JP3702403B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| JP4427694B2 (ja) | 成膜装置および成膜方法 | |
| JP2656029B2 (ja) | 結晶成長装置 | |
| JP2514359Y2 (ja) | サセプタ浄化用真空ベ―キング装置 | |
| JP3127501B2 (ja) | 気相成長装置 | |
| JPH0547668A (ja) | 化合物半導体結晶成長方法 | |
| JPH0715133Y2 (ja) | 半導体薄膜形成装置の反応管 | |
| JPH08310896A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPS5965434A (ja) | 化合物半導体の気相エツチング方法 | |
| JPH0794428A (ja) | 半導体薄膜気相成長装置 | |
| JPH0529637B2 (ja) | ||
| JPH1067594A (ja) | 有機金属気相成長装置 | |
| JPH07122507A (ja) | 半導体製造装置 | |
| JPH11307453A (ja) | 単結晶薄膜の形成方法 | |
| JPH03236220A (ja) | 半導体気相成長方法 | |
| JP2004253413A (ja) | 化合物半導体気相成長装置 | |
| JPS5930799A (ja) | 化合物半導体結晶成長装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980203 |