JPH077746B2 - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
- Publication number
- JPH077746B2 JPH077746B2 JP60212910A JP21291085A JPH077746B2 JP H077746 B2 JPH077746 B2 JP H077746B2 JP 60212910 A JP60212910 A JP 60212910A JP 21291085 A JP21291085 A JP 21291085A JP H077746 B2 JPH077746 B2 JP H077746B2
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- Japan
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- susceptor
- recess
- gas
- vapor phase
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 高速テバイス，光デバイス用材料である化合物半導体の
気相エピタキシャル成長に関するものである。
気相エピタキシャル成長に関するものである。
従来の技術 最近化合物半導体を用いたヘテロ接合デバイスの研究開
発が活発化してきている。エピタキシャル薄膜の成長方
法としては、従来の液相成長法にかわり、超薄膜多層構
造の形成が容易なこと、及びヘテロ接合界面の急峻性が
すぐれている点で、分子線エピタキシー法（MBE）や気
相成長法（ハライドVPEやMOCVD）が主流を占めている。
このうちMOCVD（metal organic chemical vapon deposi
tion）法は有機金属を用いた有機金属熱分解法のこと
で、最近特に注目を浴びている気相成長方法である。第
３図に従来のMOCVD装置のリアクタ（石英反応炉）付近
の概略図を示す。１は石英反応管、２は石英反応管１を
保持するエンドキャップ、３は反応ガス導入管、４は反
応ガス排出口である。基板５はサセプタ６の上に載置
し、RFコイル７により誘導加熱する。基板温度は、サセ
プタ６内に位置する熱電対８によりモニタされ、フィー
ドバック回路により温度制御される。ヘテロ接合薄膜の
ヘテロ界面の急峻性を上げるため、石英反応管１内壁と
サセプタ６の間隔ｄを１〜2cmと狭くして、ガス流速の
実質速度を上げる工夫をしている。
発が活発化してきている。エピタキシャル薄膜の成長方
法としては、従来の液相成長法にかわり、超薄膜多層構
造の形成が容易なこと、及びヘテロ接合界面の急峻性が
すぐれている点で、分子線エピタキシー法（MBE）や気
相成長法（ハライドVPEやMOCVD）が主流を占めている。
このうちMOCVD（metal organic chemical vapon deposi
tion）法は有機金属を用いた有機金属熱分解法のこと
で、最近特に注目を浴びている気相成長方法である。第
３図に従来のMOCVD装置のリアクタ（石英反応炉）付近
の概略図を示す。１は石英反応管、２は石英反応管１を
保持するエンドキャップ、３は反応ガス導入管、４は反
応ガス排出口である。基板５はサセプタ６の上に載置
し、RFコイル７により誘導加熱する。基板温度は、サセ
プタ６内に位置する熱電対８によりモニタされ、フィー
ドバック回路により温度制御される。ヘテロ接合薄膜の
ヘテロ界面の急峻性を上げるため、石英反応管１内壁と
サセプタ６の間隔ｄを１〜2cmと狭くして、ガス流速の
実質速度を上げる工夫をしている。
例えばGaAa基板上にGaAa/Al0.3Ga0.7Asの超格子構造を
作成する場合、GaAaに対しTMG（トリメチルガリウム）
＝10cc/min,AsH3（アルシン）＝15cc/min,H2ガス＝10l/
min,基板温度＝780℃，Al0.3Ga0.7Asに対しては上記の
条件に対しTMA（トリメチルアルミニウム）＝10c.c./mi
nを加えるだけでよい。
作成する場合、GaAaに対しTMG（トリメチルガリウム）
＝10cc/min,AsH3（アルシン）＝15cc/min,H2ガス＝10l/
min,基板温度＝780℃，Al0.3Ga0.7Asに対しては上記の
条件に対しTMA（トリメチルアルミニウム）＝10c.c./mi
nを加えるだけでよい。
｛GaAs（〜100Å）／Al0.3Ga0.7As（〜100Å）｝の５層
のpainを作製する場合、10lのH2と15c.c.AsH3を流して
いる時に、TMG30秒,TMG,TMA20秒,TMGのみ（TMAoff）30
秒……のガスの切り換えを行なえばよい。
のpainを作製する場合、10lのH2と15c.c.AsH3を流して
いる時に、TMG30秒,TMG,TMA20秒,TMGのみ（TMAoff）30
秒……のガスの切り換えを行なえばよい。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この従来の方法だと、基板５はサセプタ
６の上面に自重と摩擦力で保持されているだけであり、
10l/minという大量のガスの流れに対し、ガス流速の急
激な変化の時、基板５が移動したり、特には吹きとばさ
れてしまうことがあって正常な成長ができない。又基板
５の厚みが500μｍ程度であり、たとえば角の点ａの近
傍ではガス流が乱れ、基板５上のエピ層の周辺領域では
結晶性が悪くなるという問題が発生していた。
６の上面に自重と摩擦力で保持されているだけであり、
10l/minという大量のガスの流れに対し、ガス流速の急
激な変化の時、基板５が移動したり、特には吹きとばさ
れてしまうことがあって正常な成長ができない。又基板
５の厚みが500μｍ程度であり、たとえば角の点ａの近
傍ではガス流が乱れ、基板５上のエピ層の周辺領域では
結晶性が悪くなるという問題が発生していた。
問題点を解決するための手段 上記、大量のガス流に対する基板の移動や基板上エピ層
周辺部分での結晶性が悪いという問題点を解決するため
の本発明の技術的手段は、基板を載置するサセプタの表
面において、基板載置位置は基板の形状，厚みに応じた
凹部とし、サセプタの表面と載置基板表面とは面一とな
るサセプタを用いること、更にこのサセプタの凹部の底
に単一あるいは複数の穴を備え、サセプタ内に設けられ
た貫通孔と凹部底の孔とが結合し、この貫通孔にガスを
流すことにより解決することが可能となる。
周辺部分での結晶性が悪いという問題点を解決するため
の本発明の技術的手段は、基板を載置するサセプタの表
面において、基板載置位置は基板の形状，厚みに応じた
凹部とし、サセプタの表面と載置基板表面とは面一とな
るサセプタを用いること、更にこのサセプタの凹部の底
に単一あるいは複数の穴を備え、サセプタ内に設けられ
た貫通孔と凹部底の孔とが結合し、この貫通孔にガスを
流すことにより解決することが可能となる。
作用 本発明の作用は以下のように説明できる。つまり、サセ
プタの表面と基板表面を面一にすることで、ガス流に対
する基板近傍でのサセプタ面がなめらかとなり、ガス流
の乱れがなくなり、良好なエピ結晶が得られる。又、サ
セプタと基板表面が面一なため、大量のガス流やガス流
の変動に対しても基板が移動したり、吹き飛ぶことも起
こらない。基板の保持を確実にするためには、ベルヌー
イの原理により、基板の裏面から引っぱることにより更
に強固なものとなる。よって、本発明を用いることによ
り、大量のガス流に対する基板の移動や、基板上エピ層
周辺部分での結晶性が悪いという問題は解決される。
プタの表面と基板表面を面一にすることで、ガス流に対
する基板近傍でのサセプタ面がなめらかとなり、ガス流
の乱れがなくなり、良好なエピ結晶が得られる。又、サ
セプタと基板表面が面一なため、大量のガス流やガス流
の変動に対しても基板が移動したり、吹き飛ぶことも起
こらない。基板の保持を確実にするためには、ベルヌー
イの原理により、基板の裏面から引っぱることにより更
に強固なものとなる。よって、本発明を用いることによ
り、大量のガス流に対する基板の移動や、基板上エピ層
周辺部分での結晶性が悪いという問題は解決される。
実施例 本発明の実施例を第１図，第２図を用いて説明する。化
合物等の半導体基板５はカーボン製サセプタの凹部９に
セットされていて、サセプタ６の表面と基板５の表面と
は面一になっている。凹部９は基板５の形状，厚みに応
じた形となっている。
合物等の半導体基板５はカーボン製サセプタの凹部９に
セットされていて、サセプタ６の表面と基板５の表面と
は面一になっている。凹部９は基板５の形状，厚みに応
じた形となっている。
今この状態でサセプタ表面と石英反応管１内壁との隙間
Ｗを１〜2cmとし、反応ガス導入管３から10l/minのH2キ
ャリアガスを流して Al0.3Ga0.7As/GaAs超格子を従来例同様の有機金属ガス
および成長条件で形成したところ、例えばGaAs基板2.5c
m×2.5cm角に対し、周辺まで鏡面かつ薄膜積層制御され
た超格子が形成できた。Ｗは急速にガスを変えるために
は2cm以下が望ましい。又GaAs基板がガスの切換え時な
どに基板が凹部から飛び出して移動したり、吹き飛ばさ
れることはなかった。
Ｗを１〜2cmとし、反応ガス導入管３から10l/minのH2キ
ャリアガスを流して Al0.3Ga0.7As/GaAs超格子を従来例同様の有機金属ガス
および成長条件で形成したところ、例えばGaAs基板2.5c
m×2.5cm角に対し、周辺まで鏡面かつ薄膜積層制御され
た超格子が形成できた。Ｗは急速にガスを変えるために
は2cm以下が望ましい。又GaAs基板がガスの切換え時な
どに基板が凹部から飛び出して移動したり、吹き飛ばさ
れることはなかった。
基板５の保持をさらに強固なものとするために、第１図
のようにサセプタ６の基板載置凹部９の底部に複数の孔
10を設けてもよい。孔10は、サセプタ内の貫通孔11とつ
ながっており貫通孔11には、例えば石英製のガス導入管
12よりN2ガスあるいはH2ガスを多量に流すことにより
（例えば10l/min）、基板５と凹部９とはベルヌーイの
原理で密着度が増す。基板の有効な領域（中央部の）温
度均一性を高めるためには、第２図のように基板５の周
囲に孔10を設けるのがよい。このような構造をとること
により基板５は大量の反応ガスの流れに対しても十分保
持されると共に、エピ結晶の基板面内の均一性（例えば
膜厚設定値0.5μｍ±0.02）及び良好な光学・電気（例
えばPLの半値幅Δλ＜10mev）結晶性が得られることが
わかった。本実施例では基板の加熱は誘導加熱方式で説
明したが、ランプを用いた光加熱でもよい。
のようにサセプタ６の基板載置凹部９の底部に複数の孔
10を設けてもよい。孔10は、サセプタ内の貫通孔11とつ
ながっており貫通孔11には、例えば石英製のガス導入管
12よりN2ガスあるいはH2ガスを多量に流すことにより
（例えば10l/min）、基板５と凹部９とはベルヌーイの
原理で密着度が増す。基板の有効な領域（中央部の）温
度均一性を高めるためには、第２図のように基板５の周
囲に孔10を設けるのがよい。このような構造をとること
により基板５は大量の反応ガスの流れに対しても十分保
持されると共に、エピ結晶の基板面内の均一性（例えば
膜厚設定値0.5μｍ±0.02）及び良好な光学・電気（例
えばPLの半値幅Δλ＜10mev）結晶性が得られることが
わかった。本実施例では基板の加熱は誘導加熱方式で説
明したが、ランプを用いた光加熱でもよい。
発明の効果 以上の結果からわかるように、本発明を用いて、例えば
GaAs基板上にCa1-xAlxAs/GaAsの超格子を形成する場
合、大面積にわたって、膜厚，組成の均一性及び良好な
光学・電気的特性が得られると共に、大量のガス流に対
する基板の移動や吹き飛ばされることもなく、ヘテロ接
合界面の組成，不純物の急峻性を上げるため、大量のキ
ャリアガスを流す必要がある超格子構造デバイスの作製
は極めて有効である。本発明は実施例のCa1-xAlxAs/GaA
s系だけでなくIn1-xGaxGsyP1-y/InP,（AlxGa1-x）yIn
1-yP/GaAs等のヘテロ接合デバイスにも十分適用でき、
化合物半導体ヘテロ接合テバイスの作製には欠くことの
できない発明である。
GaAs基板上にCa1-xAlxAs/GaAsの超格子を形成する場
合、大面積にわたって、膜厚，組成の均一性及び良好な
光学・電気的特性が得られると共に、大量のガス流に対
する基板の移動や吹き飛ばされることもなく、ヘテロ接
合界面の組成，不純物の急峻性を上げるため、大量のキ
ャリアガスを流す必要がある超格子構造デバイスの作製
は極めて有効である。本発明は実施例のCa1-xAlxAs/GaA
s系だけでなくIn1-xGaxGsyP1-y/InP,（AlxGa1-x）yIn
1-yP/GaAs等のヘテロ接合デバイスにも十分適用でき、
化合物半導体ヘテロ接合テバイスの作製には欠くことの
できない発明である。
第１図は本発明の一実施例の成長装置の構造図、第２図
は本発明の装置のサセプタを上部よりみた模式図、第３
図は従来の装置の構造図である。 １……石英反応管、５……基板、６……サセプタ、９…
…凹部、10……孔、11……貫通孔、12……ガス導入管。
は本発明の装置のサセプタを上部よりみた模式図、第３
図は従来の装置の構造図である。 １……石英反応管、５……基板、６……サセプタ、９…
…凹部、10……孔、11……貫通孔、12……ガス導入管。
Claims (4)
- 【請求項１】反応ガス導入管を有する成長用炉芯管と、 前記炉芯管内に設置され、基板を載置するサセプタとを
備え、 前記サセプタの所定の表面には、基板を載置するため
に、基板の形状・厚みに応じた凹部が形成され、 前記サセプタ表面と、前記凹部に載置された基板の表面
とが面一になっており、 前記サセプタの凹部の底には、単一あるいは複数の孔が
設けられ、前記サセプタにおいて前記反応ガスの流れの
上流側から下流側に対して設けられた貫通孔と前記凹部
底の孔とが結合しており、 前記ガス導入管から導入した反応ガスは、前記炉芯管内
壁と前記サセプタの凹部に載置した前記基板表面とを流
れ、 前記サセプタに設けられた貫通孔に、基板固定ガスを流
すことにより、前記反応ガスにより、前記凹部に載置し
た基板が吹き飛ばされないよう構成されていることを特
徴とする気相成長装置。 - 【請求項２】サセプタの凹部の複数孔は載置基板の周辺
に位置する 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
長装置。 - 【請求項３】サセプタはカーボン製であり、基板の加熱
は誘導加熱あるいは光加熱方式で行なうことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の気相成長装置。 - 【請求項４】複数の反応ガスの中に有機金属ガスを含む
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
長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60212910A JPH077746B2 (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60212910A JPH077746B2 (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6273621A JPS6273621A (ja) | 1987-04-04 |
| JPH077746B2 true JPH077746B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=16630303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60212910A Expired - Lifetime JPH077746B2 (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077746B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100937343B1 (ko) | 2001-11-30 | 2010-01-20 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 서셉터, 기상 성장 장치, 에피택셜 웨이퍼의 제조 장치,에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 및 에피택셜 웨이퍼 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4047942A (en) * | 1976-09-29 | 1977-09-13 | Amax Inc. | Thermite smelting of ferromolybdenum |
| JPS5638454U (ja) * | 1979-08-31 | 1981-04-11 | ||
| JPS59159941U (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-26 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製造装置 |
| JPS59187139U (ja) * | 1983-05-31 | 1984-12-12 | 株式会社東芝 | 半導体ウエハホルダ装置 |
-
1985
- 1985-09-26 JP JP60212910A patent/JPH077746B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6273621A (ja) | 1987-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |