JPS58125698A - 結晶成長装置 - Google Patents
結晶成長装置Info
- Publication number
- JPS58125698A JPS58125698A JP705582A JP705582A JPS58125698A JP S58125698 A JPS58125698 A JP S58125698A JP 705582 A JP705582 A JP 705582A JP 705582 A JP705582 A JP 705582A JP S58125698 A JPS58125698 A JP S58125698A
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- JP
- Japan
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- crystal
- gas
- reaction tube
- heating element
- crystal growth
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、結晶成長装置に関し、特に有機金属の熱分解
を用いるいわゆるＭＯ−ＣＶＤ法による化合物半導体の
エピタキンヤル成長のだめの結晶成長装置に関するもの
である。
を用いるいわゆるＭＯ−ＣＶＤ法による化合物半導体の
エピタキンヤル成長のだめの結晶成長装置に関するもの
である。
ＭＯ−ＣＶＤ法は、ｍ−ｖ族化合物半導体結晶の新しい
エビタキンヤル成長技術として最近にわかに再認識され
てきた方法である。この技術は、■族元素のアルキル化
物と■族元素の水素化物を適当な温度に加熱された基板
上に送り、基板表面での熱分解反応によって必要１ｍ−
ｙ族化合物の成長を行なわせるものである。ここで用い
られるＩｌｌ族元素のアルキル化物は熱的に不安定であ
り容易に分解するために、反応系に高温部かあるとすぐ
に分解かおこってし捷う。そのため反応炉として外熱型
の抵抗加熱炉は普通に用いられず、高岡ｅ（ＲＦ）力［
１熱など基板部分だけを加熱するような装置が用いられ
ている。
エビタキンヤル成長技術として最近にわかに再認識され
てきた方法である。この技術は、■族元素のアルキル化
物と■族元素の水素化物を適当な温度に加熱された基板
上に送り、基板表面での熱分解反応によって必要１ｍ−
ｙ族化合物の成長を行なわせるものである。ここで用い
られるＩｌｌ族元素のアルキル化物は熱的に不安定であ
り容易に分解するために、反応系に高温部かあるとすぐ
に分解かおこってし捷う。そのため反応炉として外熱型
の抵抗加熱炉は普通に用いられず、高岡ｅ（ＲＦ）力［
１熱など基板部分だけを加熱するような装置が用いられ
ている。
ＧａＡｓ高周彼高岡やＡｄＧａＡｓ／ ＧａＡｓ Ｇ１
４４体レーザなどについてみると、ＭＯ−ＣＶＤ法によ
って成長させた結晶を用いて特性のよい素子が作られて
いる。しかし長波長帯であるＩｎＧａＡｓＰ糸レーザで
は、ＭＯ−ＣＶＤは必ずしも満足のいく結果は得られて
いない。このようになるはっきりした原因は外だわかっ
ていないがインジウムのアルキル化物であるトリエチル
イン７ウム（ＴＥ工ｎ）とＰＨ３，ＡＳＨ３との間で錯
体が形成される」：うな反応が低温で起るためであろう
と考えられている。
４４体レーザなどについてみると、ＭＯ−ＣＶＤ法によ
って成長させた結晶を用いて特性のよい素子が作られて
いる。しかし長波長帯であるＩｎＧａＡｓＰ糸レーザで
は、ＭＯ−ＣＶＤは必ずしも満足のいく結果は得られて
いない。このようになるはっきりした原因は外だわかっ
ていないがインジウムのアルキル化物であるトリエチル
イン７ウム（ＴＥ工ｎ）とＰＨ３，ＡＳＨ３との間で錯
体が形成される」：うな反応が低温で起るためであろう
と考えられている。
そこでこの錯体形成反応を防ぐ装置が考えられた。それ
によれば供給するＰＨ３をあらかじめ熱分解し燐単体の
蒸気として反応管に送り込む方法が工夫されている。こ
の方法は反応管の手前に熱分解用の炉を一般人れておき
、ＰＨ３をこの炉中に通す。これにより反応管中にはＰ
４蒸気の形で燐が供給され、ＩｎＧａＡｓＰ 結晶が得
られる。
によれば供給するＰＨ３をあらかじめ熱分解し燐単体の
蒸気として反応管に送り込む方法が工夫されている。こ
の方法は反応管の手前に熱分解用の炉を一般人れておき
、ＰＨ３をこの炉中に通す。これにより反応管中にはＰ
４蒸気の形で燐が供給され、ＩｎＧａＡｓＰ 結晶が得
られる。
しかしながらこの装置では、 Ｐ４が反応管に供給され
る前に、低温の部分を通過せざるを得す、そのため大部
分のＰ４が途中のパイプ部等に固体として析出してし捷
う。このことは結晶中のＡｓとＰの比率を制御するため
には好捷しくない。すなわちパイプ等に析出する燐の量
は正確に制御することはできず、従って反応管中に供給
されるＰ４の量が不正確なものとなる。そのため反応ガ
ス中でのＡｓとＰの比率、ひいては結晶中のＡｓとＰの
比率が不確かなものとなってし甘う。同時に結晶成長の
速度や結晶そのものの特性も犬きく影響される。Ｐの析
出を防ぐために、分解炉以降を加熱すると金属有機化合
物を導入したところで結晶の析出がおこってし捷い、基
板結晶上へのエピタキシャル成長が少なくなってしまう
。
る前に、低温の部分を通過せざるを得す、そのため大部
分のＰ４が途中のパイプ部等に固体として析出してし捷
う。このことは結晶中のＡｓとＰの比率を制御するため
には好捷しくない。すなわちパイプ等に析出する燐の量
は正確に制御することはできず、従って反応管中に供給
されるＰ４の量が不正確なものとなる。そのため反応ガ
ス中でのＡｓとＰの比率、ひいては結晶中のＡｓとＰの
比率が不確かなものとなってし甘う。同時に結晶成長の
速度や結晶そのものの特性も犬きく影響される。Ｐの析
出を防ぐために、分解炉以降を加熱すると金属有機化合
物を導入したところで結晶の析出がおこってし捷い、基
板結晶上へのエピタキシャル成長が少なくなってしまう
。
本発明はこのような従来の不都合を解消し、制御性よく
ＩｎＧａＡｓＰ 等の結晶を成長させる結晶成長装置
を提供するものである。
ＩｎＧａＡｓＰ 等の結晶を成長させる結晶成長装置
を提供するものである。
本発明の詳細な説明を第１図を用いて行う。
第１図は本発明の結晶成長装置の原理を示す断面模式図
であって、１は石英などで作った反応管、２はザセプタ
、３は加熱用ＲＦコイル、４は結晶成長基板である。５
はＭＯ材料ガスの導入口で、例えば馬ガスなどで希釈さ
れた金属有機化合物が反応管に導入される。同結晶成長
装置の特徴的な点は反応管１の内部に、ＰＨ３等を熱分
解する力１熱室７′を設けた点である。加熱室７′の内
部には、発熱体７が設置されている。発熱体７は内部に
収納するＰＨ３等とは反応しないような材料から作られ
ているかあるいは、同発熱体をＰＨ３と反応しない材料
で被覆しておく。発熱体了の温度は６ｏ○゛Ｃす、」−
になるようにする。この発熱体を加熱しておくことによ
りＰＨ３導入口６から導入されたＰＨ３は熱分解されて
気体状のＰ４及びＨ２になる。Ｐ４の蒸気圧は例えば２
６０゛Ｃで１ｍｍＨｇ 。
であって、１は石英などで作った反応管、２はザセプタ
、３は加熱用ＲＦコイル、４は結晶成長基板である。５
はＭＯ材料ガスの導入口で、例えば馬ガスなどで希釈さ
れた金属有機化合物が反応管に導入される。同結晶成長
装置の特徴的な点は反応管１の内部に、ＰＨ３等を熱分
解する力１熱室７′を設けた点である。加熱室７′の内
部には、発熱体７が設置されている。発熱体７は内部に
収納するＰＨ３等とは反応しないような材料から作られ
ているかあるいは、同発熱体をＰＨ３と反応しない材料
で被覆しておく。発熱体了の温度は６ｏ○゛Ｃす、」−
になるようにする。この発熱体を加熱しておくことによ
りＰＨ３導入口６から導入されたＰＨ３は熱分解されて
気体状のＰ４及びＨ２になる。Ｐ４の蒸気圧は例えば２
６０゛Ｃで１ｍｍＨｇ 。
３７０″Ｃで１０ ｍ＋ｎ Ｈｑと高いので、凝固する
ことなく基板の上に到達しうる。基板表面でＭＯ材料ガ
スが熱分解して生成した金属例えばＩｎとＰ４ガスが反
応してＩｎＰが析出する。このような装置によれば、Ｔ
ＥＩｎとＰＨ３等■族水素化物との反応を防ぐことがで
き、制御性のよい結晶成長が可能となる。
ことなく基板の上に到達しうる。基板表面でＭＯ材料ガ
スが熱分解して生成した金属例えばＩｎとＰ４ガスが反
応してＩｎＰが析出する。このような装置によれば、Ｔ
ＥＩｎとＰＨ３等■族水素化物との反応を防ぐことがで
き、制御性のよい結晶成長が可能となる。
（実施例１）
第２図に本発明の一実施例における結晶成長装置を示す
。反応管１２は石英製とし、ＰＨ３導入ロ６２のうち、
ＰＨ３分解を行う部分６２′ も石英製とした。基板４
２はＳｉＣコートしたグラファイトサセプタ２２にのせ
られ、ＲＦコイル３２によって加熱される。ＰＨ３分解
用の発熱体７２はＳｉＣコートしたグラファイトのブロ
ックであって、別のＲＦコイル８２によって加熱ができ
るようにした。
。反応管１２は石英製とし、ＰＨ３導入ロ６２のうち、
ＰＨ３分解を行う部分６２′ も石英製とした。基板４
２はＳｉＣコートしたグラファイトサセプタ２２にのせ
られ、ＲＦコイル３２によって加熱される。ＰＨ３分解
用の発熱体７２はＳｉＣコートしたグラファイトのブロ
ックであって、別のＲＦコイル８２によって加熱ができ
るようにした。
発熱体７２の形としては、ブロックでもよいが、ガスの
流れに沿うようにフィン状にするととや穴゛Ｃ１発熱体
７２の温度を５ｅｓｏ’ｃとした。ＴＥＩｎ：ＰＨ３−
１０として０．３ｐｍ／ｍｉｎの成長速度が得られた。
流れに沿うようにフィン状にするととや穴゛Ｃ１発熱体
７２の温度を５ｅｓｏ’ｃとした。ＴＥＩｎ：ＰＨ３−
１０として０．３ｐｍ／ｍｉｎの成長速度が得られた。
−１だ成長した結晶の表面は非常に滑らかであった。
この実施例では発熱体として、一端を封じた石英管中に
ヒータ７３を設けたものを用いた。ヒータ７３に、外部
から電流を供給することにより石英管８３を加熱するこ
とができＰＨ３を分解させることができ前記実施例１と
同様の効果が認められた。
ヒータ７３を設けたものを用いた。ヒータ７３に、外部
から電流を供給することにより石英管８３を加熱するこ
とができＰＨ３を分解させることができ前記実施例１と
同様の効果が認められた。
（実施例３）
実施例２の装置を変形した本発明のさらに他の実施例を
第４図に示す。実施例２の装置におけるＰＨ３導入口の
部分を管６４’ 、９４’ と二重管にしておき、こ
の間にＨ２ガスを流すようにしである。本実施例の装置
によればヒーター７４によって間接的に加熱される石英
管６４′がＭＯガス導入管５４から供給される冷えたガ
スと直接接触しないことになる。従って石英管６４′は
ある程度温度を高くし、分解したＰ４が内壁に凝固する
のを防ぐことができる。同時に外側の石英管９４′は低
温の１捷にしておくことができるので、夕１壁でのＭＯ
桐料の熱分解をおさえることができる。
第４図に示す。実施例２の装置におけるＰＨ３導入口の
部分を管６４’ 、９４’ と二重管にしておき、こ
の間にＨ２ガスを流すようにしである。本実施例の装置
によればヒーター７４によって間接的に加熱される石英
管６４′がＭＯガス導入管５４から供給される冷えたガ
スと直接接触しないことになる。従って石英管６４′は
ある程度温度を高くし、分解したＰ４が内壁に凝固する
のを防ぐことができる。同時に外側の石英管９４′は低
温の１捷にしておくことができるので、夕１壁でのＭＯ
桐料の熱分解をおさえることができる。
同装置によってＩｎＰを成長させ／こところ、成長速度
の制御性は著しく向上した。捷だＰＩ″Ｉ３にＡ ｓ
Ｈ３を混合し、■ｎＡＳ１−ｘＰｘ を成長させたとこ
ろ、組成比Ｘの値の実験毎の制御精度はほぼ±０．０１
の範囲内に入ることがわかった。
の制御性は著しく向上した。捷だＰＩ″Ｉ３にＡ ｓ
Ｈ３を混合し、■ｎＡＳ１−ｘＰｘ を成長させたとこ
ろ、組成比Ｘの値の実験毎の制御精度はほぼ±０．０１
の範囲内に入ることがわかった。
なお同装置で二重管の間にＨ２を流したが、真空にして
断熱をよくすることも可能である。
断熱をよくすることも可能である。
以上のように、本発明はＭ〇−ＣＶＤによる■−Ｖ族化
合物半導体のエピタキンヤル成長において、■族の水素
化物を結晶成長基板の近くであらかじめ分解させ、結晶
成長の制御性を向」ニさせる結晶成長装置を提供するも
のであり、良質のＩＩＩ −■族化合物半導体結晶が得
られる効果がある。なお、本発明の結晶成長装置は特に
トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ ）を用いた。 Ｉｎ
を含む化合物、例えばＩｎＰ、 ＩｎＡｓ１−ｘＰｘ、
ＩｎＡｓ、 Ｉｎ１−ｘ’ＧａｘＡｓ１−ｙＰｙ、、
、、、、 の結晶成長に対して特に有効であるが、こ
れらの製造に限定されるものではない。
合物半導体のエピタキンヤル成長において、■族の水素
化物を結晶成長基板の近くであらかじめ分解させ、結晶
成長の制御性を向」ニさせる結晶成長装置を提供するも
のであり、良質のＩＩＩ −■族化合物半導体結晶が得
られる効果がある。なお、本発明の結晶成長装置は特に
トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ ）を用いた。 Ｉｎ
を含む化合物、例えばＩｎＰ、 ＩｎＡｓ１−ｘＰｘ、
ＩｎＡｓ、 Ｉｎ１−ｘ’ＧａｘＡｓ１−ｙＰｙ、、
、、、、 の結晶成長に対して特に有効であるが、こ
れらの製造に限定されるものではない。
捷だ■族の水素化物について主として述べたが、■族の
低級アルキル化物についても同様に適用することも可能
である。
低級アルキル化物についても同様に適用することも可能
である。
第１図は本発明の原理模式断面図、第２図、第３図、第
４図はそれぞれ本発明の実施例における結晶成長装置の
断面図である。 １．１２・・・・・・石英反応管、２．２２・・・・・
・す十ブタ、３ 、３２ 、、、、、、基板加熱ＲＦコ
イル、４゜４２ 、、、、、、基板、５ 、６２ 、、
、、、、 ＭＯ材料気体導入口、６，６２．、、、。■
族化合物気体導入管、６２’ 、６３’ 、、、、
、、Ｖ族化合物分解部石英管、了、了２ 、、、、、、
発熱体（グラファイトあるいはヒータ）、８２ 、、、
、、、 Ｖ族分解用ＲＦコイル、９４１９０．１石英管
（熱シールド用）。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１化第
１ 図 第２図 ２２ ４ど 第３図 ？３４Ｊ
４図はそれぞれ本発明の実施例における結晶成長装置の
断面図である。 １．１２・・・・・・石英反応管、２．２２・・・・・
・す十ブタ、３ 、３２ 、、、、、、基板加熱ＲＦコ
イル、４゜４２ 、、、、、、基板、５ 、６２ 、、
、、、、 ＭＯ材料気体導入口、６，６２．、、、。■
族化合物気体導入管、６２’ 、６３’ 、、、、
、、Ｖ族化合物分解部石英管、了、了２ 、、、、、、
発熱体（グラファイトあるいはヒータ）、８２ 、、、
、、、 Ｖ族分解用ＲＦコイル、９４１９０．１石英管
（熱シールド用）。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１化第
１ 図 第２図 ２２ ４ど 第３図 ？３４Ｊ
Claims (1)
- 金属有機化合物材木・１を用いたｍ−ｖ族化合物半導体
の結晶成長を行う装置において、■族化合物気体を導入
する領域に発熱体を設け、前記■族化合物気体を熱分解
し、■族単体気体として結晶成長領域に供給できるよう
にしたことを特徴とする結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP705582A JPS58125698A (ja) | 1982-01-19 | 1982-01-19 | 結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP705582A JPS58125698A (ja) | 1982-01-19 | 1982-01-19 | 結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58125698A true JPS58125698A (ja) | 1983-07-26 |
Family
ID=11655373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP705582A Pending JPS58125698A (ja) | 1982-01-19 | 1982-01-19 | 結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58125698A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6315300A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-22 | ロ−ランド株式会社 | 補間方法 |
| WO2000070129A1 (en) * | 1999-05-13 | 2000-11-23 | Emf Ireland Limited | Method and apparatus for epitaxially growing a material on a substrate |
-
1982
- 1982-01-19 JP JP705582A patent/JPS58125698A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6315300A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-22 | ロ−ランド株式会社 | 補間方法 |
| JPH0690637B2 (ja) * | 1986-07-07 | 1994-11-14 | ロ−ランド株式会社 | 補間方法 |
| WO2000070129A1 (en) * | 1999-05-13 | 2000-11-23 | Emf Ireland Limited | Method and apparatus for epitaxially growing a material on a substrate |
| JP2002544116A (ja) * | 1999-05-13 | 2002-12-24 | イーエムエフ・アイルランド・リミテッド | 基板上に材料をエピタキシャル成長させるための方法と装置 |
| JP2011168492A (ja) * | 1999-05-13 | 2011-09-01 | Veeco Process Equipment Inc | 基板上に材料をエピタキシャル成長させるための方法と装置 |
| JP4790914B2 (ja) * | 1999-05-13 | 2011-10-12 | ヴィーコ・プロセス・イクウィップメント・インコーポレーテッド | 基板上に材料をエピタキシャル成長させるための方法と装置 |
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