JPS58151397A - 気相エピタキシヤル結晶製造方法 - Google Patents
気相エピタキシヤル結晶製造方法Info
- Publication number
- JPS58151397A JPS58151397A JP2889582A JP2889582A JPS58151397A JP S58151397 A JPS58151397 A JP S58151397A JP 2889582 A JP2889582 A JP 2889582A JP 2889582 A JP2889582 A JP 2889582A JP S58151397 A JPS58151397 A JP S58151397A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- substrate
- grown
- vapor phase
- gaas
- 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
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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
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、横型反応管中で■−■族化合物半導体結晶
を成長させる気相エピタキシャル結晶製造方法に関する
。
を成長させる気相エピタキシャル結晶製造方法に関する
。
■−■族化合物半導体結晶は、マイクロ波素子、超高速
論理素子用の材料として最近その重要性がＡまってきて
いる。通常上記素子は気相成長法により形成されたエピ
タキシャル層を動作層として用いるが、素子特性を向上
し高出力化、モノリシック化するに伴い使用されるエピ
タキシャル［＆にも良質であることと共に結晶面内でキ
ャリア濃度及び厚さのばらつきが小さく高均一性である
ことが要求されるようになっている。ところで横型反応
炉を用いて製造された気相エピタキシャル結晶には、基
板周一部特に上流側端部が厚くなるという欠点が知られ
ている。以下この事情について砒化ガリウムＧａＡａ結
晶を気相エピタキシャル成長法により製造する場合を例
として述べる。
論理素子用の材料として最近その重要性がＡまってきて
いる。通常上記素子は気相成長法により形成されたエピ
タキシャル層を動作層として用いるが、素子特性を向上
し高出力化、モノリシック化するに伴い使用されるエピ
タキシャル［＆にも良質であることと共に結晶面内でキ
ャリア濃度及び厚さのばらつきが小さく高均一性である
ことが要求されるようになっている。ところで横型反応
炉を用いて製造された気相エピタキシャル結晶には、基
板周一部特に上流側端部が厚くなるという欠点が知られ
ている。以下この事情について砒化ガリウムＧａＡａ結
晶を気相エピタキシャル成長法により製造する場合を例
として述べる。
第１図イは例えばＧａＡｓ結晶層を気相エビタキ７ヤル
成長させる場合に用いられる装置の簡略図であって、図
中（１）は加熱炉、（２）は石英反応管、（３）はＧａ
ソース、（４）はＧａＡ１結晶基板、（５）は基板保持
具、（６）は操作棒、（７）は五塩化砒素ＡｓＣ１ｇ及
び水素１１．を反応管中に導入するための石英管、（８
）はＨ７もしくはドーピング用ガ？例えば硫化水素Ｈ，
Ｓを導入するための石英管をそれぞれ示す。又第１図口
は、石英反応管（２）に設定される温度分布を示す線図
である。
成長させる場合に用いられる装置の簡略図であって、図
中（１）は加熱炉、（２）は石英反応管、（３）はＧａ
ソース、（４）はＧａＡ１結晶基板、（５）は基板保持
具、（６）は操作棒、（７）は五塩化砒素ＡｓＣ１ｇ及
び水素１１．を反応管中に導入するための石英管、（８
）はＨ７もしくはドーピング用ガ？例えば硫化水素Ｈ，
Ｓを導入するための石英管をそれぞれ示す。又第１図口
は、石英反応管（２）に設定される温度分布を示す線図
である。
この気相成長装置によシェピタキシャル成長を行なう十
ＩＩＩＩ＃ｉ以下の通りである。まず反応管（２）の鍼
度分布を第１図口のように設定し、高温領域にガリウム
ソース（３）を、また低温領域に基板（４）をそれぞれ
配置し、高温領域側で管内に案内されている石英管（７
） 、 （８） Ｋよ）Ｈｍを流入させて温度を定常状
態に達しさせる。その後所定の流量に調節されえＡｓＣ
１ｇとＨｗ＆導入管（７）から、又Ｈ３又は必要な場合
にはＨ，８を導入管（８）から流入させ、Ａ１Ｃ１１と
０１（３；とを反応させ、反応生成ガスの不均等化反応
により低温領域にある基板（４）上１ＧａＡｓ結晶層を
エピタキシャル成長させる。
ＩＩＩＩ＃ｉ以下の通りである。まず反応管（２）の鍼
度分布を第１図口のように設定し、高温領域にガリウム
ソース（３）を、また低温領域に基板（４）をそれぞれ
配置し、高温領域側で管内に案内されている石英管（７
） 、 （８） Ｋよ）Ｈｍを流入させて温度を定常状
態に達しさせる。その後所定の流量に調節されえＡｓＣ
１ｇとＨｗ＆導入管（７）から、又Ｈ３又は必要な場合
にはＨ，８を導入管（８）から流入させ、Ａ１Ｃ１１と
０１（３；とを反応させ、反応生成ガスの不均等化反応
により低温領域にある基板（４）上１ＧａＡｓ結晶層を
エピタキシャル成長させる。
ところで、この場合基板（４）は第２図イ、口に示すよ
うに保持具（５１上に配置される。但し図でイは平面図
、口は側面図である。基板をガス流に対して平行に図の
−を＃±００として配置した場合上流側で成長ガスの基
板への堆積が優先的に生じて下＃ｉ＠で反応ガス濃度が
薄くなる結果、得られる結晶層はガスの上流側において
厚く、下流＠において薄くなるため、厚さが不均一とな
り、又キャリア濃度も一様でなくなる。この現象を改善
するためにθ＝１０〜２０°に結晶基板を傾けて配置す
ることが専ら行われている。しかしこのように改めた効
果は小さく、又傾き角０を大きくすると設置できる結晶
基板の面積が小さくなる欠点がある。
うに保持具（５１上に配置される。但し図でイは平面図
、口は側面図である。基板をガス流に対して平行に図の
−を＃±００として配置した場合上流側で成長ガスの基
板への堆積が優先的に生じて下＃ｉ＠で反応ガス濃度が
薄くなる結果、得られる結晶層はガスの上流側において
厚く、下流＠において薄くなるため、厚さが不均一とな
り、又キャリア濃度も一様でなくなる。この現象を改善
するためにθ＝１０〜２０°に結晶基板を傾けて配置す
ることが専ら行われている。しかしこのように改めた効
果は小さく、又傾き角０を大きくすると設置できる結晶
基板の面積が小さくなる欠点がある。
この発明は上記の欠点を除去し、成長する結晶層を厚さ
均一に、面積を低減させることなく得させるよう改良さ
れた気相エピタキシャル結晶製造方法を提供するにある
。
均一に、面積を低減させることなく得させるよう改良さ
れた気相エピタキシャル結晶製造方法を提供するにある
。
即ちこの発明は、横型反応管内で反応により成長が行な
われる結晶基板の上流側に、この基板と同一構成元素か
らなるダミー結晶基板を隣接開蓋させる事によシ、成長
基板全面にわたって結晶層厚さ、キャリア濃度分布を均
一にした■−■族化合物半導体結晶を得させる気相エピ
タキシャル結晶製造方法にある。
われる結晶基板の上流側に、この基板と同一構成元素か
らなるダミー結晶基板を隣接開蓋させる事によシ、成長
基板全面にわたって結晶層厚さ、キャリア濃度分布を均
一にした■−■族化合物半導体結晶を得させる気相エピ
タキシャル結晶製造方法にある。
以下この発明の実施例について図面を用いて説明する。
この例では第３図イ、−に示すように成長が行なわれる
ＧａＡｍ結晶基板θυの上流側に１基板と隣接してＧａ
Ａｓダ建−結晶層を配置して成長させる点を基本条件と
する。但し第３図でイは平面図、口は側面図、（５）は
基板保持具である。
ＧａＡｍ結晶基板θυの上流側に１基板と隣接してＧａ
Ａｓダ建−結晶層を配置して成長させる点を基本条件と
する。但し第３図でイは平面図、口は側面図、（５）は
基板保持具である。
第３ｔｌＪＫ示し九結晶基板の配置により、第１図装置
を一様に使用してＧａＡｓ結晶層を気相成長をさせると
、基板μ麺の周辺のごく一部が中央部分に比較して厚く
なるが、仁の部分以外ではｔＸとんど全１ｆｉＫわたり
均一となり、結晶層の厚さ及びキャリアａｔともに一様
にする。この成長結晶層の厚さの分布を第４図に示す。
を一様に使用してＧａＡｓ結晶層を気相成長をさせると
、基板μ麺の周辺のごく一部が中央部分に比較して厚く
なるが、仁の部分以外ではｔＸとんど全１ｆｉＫわたり
均一となり、結晶層の厚さ及びキャリアａｔともに一様
にする。この成長結晶層の厚さの分布を第４図に示す。
但し＃！４図でイは従来法により成長した場合、口はこ
の発明を適用しダミー結晶をおいた場合の結果である。
の発明を適用しダミー結晶をおいた場合の結果である。
両図とも空白部分は犀さの平均値が±３−の領域、斜線
部分は平均値＋３％より厚い領域、斑点部分は平均値−
３−よ抄薄い領域を示す。図から認められるように従来
法で成長した場合に￥ｉ中央部分及び周辺部分で厚さの
ばらつきが兇られるが、この発明を適用した場合には、
上流端周辺部分のごく一部を除いて成長層のほぼ全域で
厚さのばらつきが±３−以内となっている。又キャリア
濃度分布も成長層のほぼ全域にわたって平均値±３％以
内である。このように均一性が大幅に改善される理由は
、不均一を生じる基板上流端での成長がこの発明の場合
にはほとんどダミー結晶基板で起こるためである。
部分は平均値＋３％より厚い領域、斑点部分は平均値−
３−よ抄薄い領域を示す。図から認められるように従来
法で成長した場合に￥ｉ中央部分及び周辺部分で厚さの
ばらつきが兇られるが、この発明を適用した場合には、
上流端周辺部分のごく一部を除いて成長層のほぼ全域で
厚さのばらつきが±３−以内となっている。又キャリア
濃度分布も成長層のほぼ全域にわたって平均値±３％以
内である。このように均一性が大幅に改善される理由は
、不均一を生じる基板上流端での成長がこの発明の場合
にはほとんどダミー結晶基板で起こるためである。
ダミー結晶基板寸法は第３図イで幅Ｗは結晶基板と同程
度もしくはやや大きく、長さノ、は結晶基板のガス流方
向の長さ４．の３０％程度とした場合に最も良好な結果
が得られる。又ダミー結晶基板はくり返し多数回の成長
に用いる事ができる。
度もしくはやや大きく、長さノ、は結晶基板のガス流方
向の長さ４．の３０％程度とした場合に最も良好な結果
が得られる。又ダミー結晶基板はくり返し多数回の成長
に用いる事ができる。
以上述べたようにこの発明によれば、成長が行なわれる
結晶基板の上流側に、この基板に隣接してダミー結晶基
板を配置するのみで極めて簡単に結晶層の均−柱管大幅
に向上させる。結晶基板をガス流に対して平行に設置し
九場合で本この効果を顕著にするため、反応装置を有効
に利用した大面積の結晶の成長が可能である。なお実施
例ではＧａＡｓ結晶を成長させているが、横型反応管を
用い友他の■−■族化合物半導体の気相成長に広く適用
できる。
結晶基板の上流側に、この基板に隣接してダミー結晶基
板を配置するのみで極めて簡単に結晶層の均−柱管大幅
に向上させる。結晶基板をガス流に対して平行に設置し
九場合で本この効果を顕著にするため、反応装置を有効
に利用した大面積の結晶の成長が可能である。なお実施
例ではＧａＡｓ結晶を成長させているが、横型反応管を
用い友他の■−■族化合物半導体の気相成長に広く適用
できる。
ｘｉ図イは気相成長を行なう場合に使用する横型反応管
の簡略図、同図口は一例の反応管温度分布図、第２図イ
及び口は、従来の成長法による基板の設置状鰺を示す平
面図及び側面図、第３図イ及び口はこの発明を実施する
場合の基板の設置状―を示す平面図と側面図、第４図イ
及び口は従来の方法及びこの発明の方法によって得られ
る各成兼結晶の厚さ分布を示す図である。 （１）・−・加熱炉 （２）・・・石英反応管
（３） −Ｇａンース （４１−ＧａＡａ結晶基板
（５）・・・基板保持具 （６）・・・操作棒（７
）・・・石英管 （８）・・・石英管Ｑｌ・・
・ＧａＡ１結晶基板 ａυ・・・ダミー結晶基板Ｕう・
−・基板保持具 代理人 弁理士 井 上 −男 第 ｌ 図 第 ２ 図 第 ４ イ
の簡略図、同図口は一例の反応管温度分布図、第２図イ
及び口は、従来の成長法による基板の設置状鰺を示す平
面図及び側面図、第３図イ及び口はこの発明を実施する
場合の基板の設置状―を示す平面図と側面図、第４図イ
及び口は従来の方法及びこの発明の方法によって得られ
る各成兼結晶の厚さ分布を示す図である。 （１）・−・加熱炉 （２）・・・石英反応管
（３） −Ｇａンース （４１−ＧａＡａ結晶基板
（５）・・・基板保持具 （６）・・・操作棒（７
）・・・石英管 （８）・・・石英管Ｑｌ・・
・ＧａＡ１結晶基板 ａυ・・・ダミー結晶基板Ｕう・
−・基板保持具 代理人 弁理士 井 上 −男 第 ｌ 図 第 ２ 図 第 ４ イ
Claims (1)
- 横型反応管内で、■國金属元素と塩化物又は水素化物で
ある■族元素化合物との反応による■−■族化合物半導
体の気相エピタキシャル結晶製造法において、成長が行
なわれる半導体結晶基板よりも上流側に１成長を行う間
この基板と同一構成元素からなるダミー結晶基板を隣接
して配置させる事を４Ｉ黴とする気相エピタキシャル結
晶製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2889582A JPS58151397A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 気相エピタキシヤル結晶製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2889582A JPS58151397A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 気相エピタキシヤル結晶製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58151397A true JPS58151397A (ja) | 1983-09-08 |
Family
ID=12261128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2889582A Pending JPS58151397A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 気相エピタキシヤル結晶製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58151397A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6191099A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-09 | Nec Corp | ＧａＡｓ気相成長方法 |
| JPH01113186U (ja) * | 1988-01-22 | 1989-07-31 | ||
| US4854830A (en) * | 1987-05-01 | 1989-08-08 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Motor-driven fuel pump |
| JPH02136064U (ja) * | 1989-04-19 | 1990-11-13 | ||
| JPH07193005A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | 結晶成長装置 |
| US6659713B1 (en) | 1999-02-09 | 2003-12-09 | Aisin Kogyo Kabushiki Kaisha | Fluid pumps |
-
1982
- 1982-02-26 JP JP2889582A patent/JPS58151397A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6191099A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-09 | Nec Corp | ＧａＡｓ気相成長方法 |
| US4854830A (en) * | 1987-05-01 | 1989-08-08 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Motor-driven fuel pump |
| JPH01113186U (ja) * | 1988-01-22 | 1989-07-31 | ||
| JPH02136064U (ja) * | 1989-04-19 | 1990-11-13 | ||
| JPH07193005A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | 結晶成長装置 |
| US6659713B1 (en) | 1999-02-09 | 2003-12-09 | Aisin Kogyo Kabushiki Kaisha | Fluid pumps |
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