JPS59188118A - 気相エピタキシヤル結晶の製造方法 - Google Patents
気相エピタキシヤル結晶の製造方法Info
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- JPS59188118A JPS59188118A JP6096383A JP6096383A JPS59188118A JP S59188118 A JPS59188118 A JP S59188118A JP 6096383 A JP6096383 A JP 6096383A JP 6096383 A JP6096383 A JP 6096383A JP S59188118 A JPS59188118 A JP S59188118A
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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】
１発明の技術分野１
本発明はｉ−ｖ族化合物半導体結晶の気相エピタキシャ
ル結晶の製造方法に関するものである。
ル結晶の製造方法に関するものである。
砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ
）などの■−Ｖ族化合物半導体結晶は、高周波素子、超
高速論理素子、光素子などの材料として極めて重要な地
位を占めるようになってきている。そして、このＩ−Ｖ
族化合物半導体結晶はキャリア濃度及び厚みの精密な制
御が可能であること、量産性が高いことなどの理由によ
り通常気相エピタキシャル結晶の製造方法によって作ら
れている。
）などの■−Ｖ族化合物半導体結晶は、高周波素子、超
高速論理素子、光素子などの材料として極めて重要な地
位を占めるようになってきている。そして、このＩ−Ｖ
族化合物半導体結晶はキャリア濃度及び厚みの精密な制
御が可能であること、量産性が高いことなどの理由によ
り通常気相エピタキシャル結晶の製造方法によって作ら
れている。
従来行なわれている気相エビクキシャル結晶の製造方法
はハロゲン輸送気相成長方法及び有機金属気相成長方法
に大別されるが、後者の気相成長方法は結晶純度の点で
前者に劣るため、高周波素子など高純度結晶を必要とす
る時には通常ハロゲン輸送気相成長方法が用いられてい
る。
はハロゲン輸送気相成長方法及び有機金属気相成長方法
に大別されるが、後者の気相成長方法は結晶純度の点で
前者に劣るため、高周波素子など高純度結晶を必要とす
る時には通常ハロゲン輸送気相成長方法が用いられてい
る。
このハロゲン輸送気相成長方法は、更に出発原料として
■族金属と■族元素の塩化物を用いる方法、あるいはＩ
族金属元素と塩酸（ｔｒｃ、ｇ）とＶ族元素の水素化物
を用いる方法に細別され、それぞれ使用する原料の違い
から前者はハライド法、後者はハイドライド法と呼ばれ
ている。
■族金属と■族元素の塩化物を用いる方法、あるいはＩ
族金属元素と塩酸（ｔｒｃ、ｇ）とＶ族元素の水素化物
を用いる方法に細別され、それぞれ使用する原料の違い
から前者はハライド法、後者はハイドライド法と呼ばれ
ている。
ところでハロゲン輸送気相成長方法においては、高・低
２温度ゾーンを有する成長炉を必要とし、また反応が不
安定となシ易く、また原料ガス導入時点と結晶成長開始
時点に時間遅れを生じると云う問題点があった。
２温度ゾーンを有する成長炉を必要とし、また反応が不
安定となシ易く、また原料ガス導入時点と結晶成長開始
時点に時間遅れを生じると云う問題点があった。
次に、この事情をガリウム（Ｇａ）と三塩化砒素（Ａ、
、ｓＣｌ、）を原料としてＧ ａ Ａ ｓ結晶を成長さ
せる場合を例として第１図により説明する。なおこの方
法は砒素（■族元素）の塩化物を原料として用いる方法
であるので前に分けた２つの成長方法のうちハライド法
に該当する。
、ｓＣｌ、）を原料としてＧ ａ Ａ ｓ結晶を成長さ
せる場合を例として第１図により説明する。なおこの方
法は砒素（■族元素）の塩化物を原料として用いる方法
であるので前に分けた２つの成長方法のうちハライド法
に該当する。
即ち、第１図ｆａ）は（Ｊａ、 ＡｓＣ４を原料として
ＧａＡｓ結晶を成長させるだめの反応炉の構成の要部を
示す図であり、加熱機構を具備する炉体（１）内にはガ
ス導入管（３）及びガス導出管（４）が両端に設けられ
た石英ガラスからなる反応管（２）が設けられている。
ＧａＡｓ結晶を成長させるだめの反応炉の構成の要部を
示す図であり、加熱機構を具備する炉体（１）内にはガ
ス導入管（３）及びガス導出管（４）が両端に設けられ
た石英ガラスからなる反応管（２）が設けられている。
この反応管（２）のガス導入管（３）側には０ａ（６）
を収容した石英ボート（５）が配設され、ガス導出管（
４）側にばＧａＡ、ｓ基板（力が配設され、ガス導入管
（３）からは図中矢印で示すように、キャリヤガスとし
ての水素（ｌＴ２）のみ、捷だはＨ７により希釈された
Ａ ｓ Ｃ１３を所定流敞で反応管（２）内に導入し得
るように々っている。
を収容した石英ボート（５）が配設され、ガス導出管（
４）側にばＧａＡ、ｓ基板（力が配設され、ガス導入管
（３）からは図中矢印で示すように、キャリヤガスとし
ての水素（ｌＴ２）のみ、捷だはＨ７により希釈された
Ａ ｓ Ｃ１３を所定流敞で反応管（２）内に導入し得
るように々っている。
このような構成からなる反応炉においては炉体（１）内
の加熱機構により第１図（１））の曲線（８）のように
、Ｇａ（６）側が高温、ＧａＡｓ基板（力側が低温に々
るように２温度ゾーンの温度プロファイルが設定されて
いる１、 次に第１図示す反応炉により（Ｔａ Ａｓ結晶を成長さ
せる手順及び成長機構を説明する。
の加熱機構により第１図（１））の曲線（８）のように
、Ｇａ（６）側が高温、ＧａＡｓ基板（力側が低温に々
るように２温度ゾーンの温度プロファイルが設定されて
いる１、 次に第１図示す反応炉により（Ｔａ Ａｓ結晶を成長さ
せる手順及び成長機構を説明する。
即ち、Ｇａ ｆ６）、（１ａＡｓ基板（７）をそれぞれ
、第１図（ａ）に示すように反応管（２）中に配置し、
炉体（１）を昇温させる。この昇温時にはガス導入管（
３）よりＩＩ２のみを流しておく。炉体（１）が第１図
（ｂ）に示した温度プロファイルで定常状態に達した時
点でｉＩ２で希釈したＡＳＣＩＩｌｌを所定の流量でガ
ス導入管（３）を介して反応管（２）中に導入する。こ
の時、導入されたＡ、ｓＣ４は高温部でＨｃｌｊと砒素
（Ａ、Ｓ４）に分解され、ＨＣ’ ７はＧａ （（３）
と反応して塩化ガリウム（ＧａＣ／／）と１１２を発生
する。この反応は次の第１式で表わされる。
、第１図（ａ）に示すように反応管（２）中に配置し、
炉体（１）を昇温させる。この昇温時にはガス導入管（
３）よりＩＩ２のみを流しておく。炉体（１）が第１図
（ｂ）に示した温度プロファイルで定常状態に達した時
点でｉＩ２で希釈したＡＳＣＩＩｌｌを所定の流量でガ
ス導入管（３）を介して反応管（２）中に導入する。こ
の時、導入されたＡ、ｓＣ４は高温部でＨｃｌｊと砒素
（Ａ、Ｓ４）に分解され、ＨＣ’ ７はＧａ （（３）
と反応して塩化ガリウム（ＧａＣ／／）と１１２を発生
する。この反応は次の第１式で表わされる。
Ｇａ ＋ ＨＣｌ−ＧａＣｌ＋ １ ／ ２ ｒＴ２−
（１）一方間時に生成されだＡｓ４は（ｅａ （６１中
に溶は込み、従ってＡｓＣ１７導入後数分間はＧ ａ
Ａ Ｓ基板（７）近傍には第１式で生じたＧａＣＩＪが
到達するのみでＡ５．は到達せず、（ｌａＡｓ結晶の成
長は起こらない。
（１）一方間時に生成されだＡｓ４は（ｅａ （６１中
に溶は込み、従ってＡｓＣ１７導入後数分間はＧ ａ
Ａ Ｓ基板（７）近傍には第１式で生じたＧａＣＩＪが
到達するのみでＡ５．は到達せず、（ｌａＡｓ結晶の成
長は起こらない。
Ａ＝；４の（Ｉａ ｆ５）中への溶解が飽和に達すると
飽和Ｇａ表面にクラストと呼ばれる０ａＡｓ多結晶の破
傷が形成される。この飽和濃度はＧａの温度で決オる。
飽和Ｇａ表面にクラストと呼ばれる０ａＡｓ多結晶の破
傷が形成される。この飽和濃度はＧａの温度で決オる。
このようにＧａ表面がクラストで覆われると、７高温部
では、次に示す第２式の反応が右方向に進み、クラスト
はＧａＣｌとＡ、ｓ４に分解し、Ｈ２によｐ ＧａＡｓ
基板（力近傍の低温側に輸送される。
では、次に示す第２式の反応が右方向に進み、クラスト
はＧａＣｌとＡ、ｓ４に分解し、Ｈ２によｐ ＧａＡｓ
基板（力近傍の低温側に輸送される。
ＧａＡ、ｓ ＋ＩＣ，６、ｆｆｉ ＧａＣＡ？ ＋ １
／４ ＡＳ４ ＋ １／２ Ｈｔ −（２）ＯａＡ、ｓ
基板（力に到達したＧａＣ１，Ａ、ｓ４ は低温部で
は第２式の反応が左方向に進み、ＱａＡｓとＨＣｌとを
生成し、このＧａＡｓがＧａＡｓ基板（釣上にＪ９−積
する。
／４ ＡＳ４ ＋ １／２ Ｈｔ −（２）ＯａＡ、ｓ
基板（力に到達したＧａＣ１，Ａ、ｓ４ は低温部で
は第２式の反応が左方向に進み、ＱａＡｓとＨＣｌとを
生成し、このＧａＡｓがＧａＡｓ基板（釣上にＪ９−積
する。
上述した説明で明らかな通り、ハライド法においては、
高温部で第２式を右方向、低温部で左方向に進行させる
ことを成長原理としているだめに必ず２温度の反応炉体
を必要とし、このため装置が高価になるばかりでなく、
温度の制御性も単一温度を制御する場合に比べると劣る
等の問題点がある。
高温部で第２式を右方向、低温部で左方向に進行させる
ことを成長原理としているだめに必ず２温度の反応炉体
を必要とし、このため装置が高価になるばかりでなく、
温度の制御性も単一温度を制御する場合に比べると劣る
等の問題点がある。
寸だハライド法は高温部、低温部での２段階の反応であ
るため、安定な成長が行なわれるためには、それぞれの
反応が安定に行なわれることが必要であり、原料ガス同
志を直接反応させる成長反応に比べると、一般に不安定
と々り易く、例えば良好な表面モホロジーの結晶を多数
回の成長にわたって製造することは困難である等の問題
がある。
るため、安定な成長が行なわれるためには、それぞれの
反応が安定に行なわれることが必要であり、原料ガス同
志を直接反応させる成長反応に比べると、一般に不安定
と々り易く、例えば良好な表面モホロジーの結晶を多数
回の成長にわたって製造することは困難である等の問題
がある。
更に・・ライド法では上述の単層の成長において生じる
問題の他に、−多層のへテロ接合の成長を行なう場合に
、各結晶層間の界面の組成変化を急峻にすることが困難
であるという問題点がある。
問題の他に、−多層のへテロ接合の成長を行なう場合に
、各結晶層間の界面の組成変化を急峻にすることが困難
であるという問題点がある。
即ち、この方法では原料ガス（ＧａＡｓの成長の場合に
はＡｓＣｅ３）を導入後、結晶の成長が開始されるまで
に時間遅れ（以下飽和時間と云う）が生じるために、例
えば同一反応管内で多層のへテロ構造の成長を行なう場
合に、単に導入する原料ガスを切り換えるだけでは、第
１層と第２層の結晶界面に飽和時間の成長遅れに基づく
遷移層が出来てしまい急峻な組成変化を有する界面の形
成が困難になるという問題点がある。
はＡｓＣｅ３）を導入後、結晶の成長が開始されるまで
に時間遅れ（以下飽和時間と云う）が生じるために、例
えば同一反応管内で多層のへテロ構造の成長を行なう場
合に、単に導入する原料ガスを切り換えるだけでは、第
１層と第２層の結晶界面に飽和時間の成長遅れに基づく
遷移層が出来てしまい急峻な組成変化を有する界面の形
成が困難になるという問題点がある。
上述した従来例ではハライド法についての問題点を述べ
だが、これはハイドライド法による成長においてもほと
んど同じである。
だが、これはハイドライド法による成長においてもほと
んど同じである。
即ち、ハイドライド法では、例えば（３ａｋｓの成長を
例にとると、ＡｓＣＩＪｓのかわりにＨＣｌをガス導入
口（３）より流入させ、第１式に従って、高温部でＣｂ
＋と反応させ、生成したＧａＣｌを低温部に輸送する。
例にとると、ＡｓＣＩＪｓのかわりにＨＣｌをガス導入
口（３）より流入させ、第１式に従って、高温部でＣｂ
＋と反応させ、生成したＧａＣｌを低温部に輸送する。
一方アルシン（ＡｓＨＪをガス導入管（３）とは別に設
けられた図示しないガス導入管より流入させ、分解によ
り生じたＡｓ４と一ヒに述べた（３ａＣＩＪとを低温部
で第２式を左方向に進行させることにより（ｉ ｇ Ａ
、ｓ の成長が行々われる。
けられた図示しないガス導入管より流入させ、分解によ
り生じたＡｓ４と一ヒに述べた（３ａＣＩＪとを低温部
で第２式を左方向に進行させることにより（ｉ ｇ Ａ
、ｓ の成長が行々われる。
この説明から明らかな通り、ハイドライド法においても
成長反応そのものは高温部でＧ：＋Ｃ：ｌ を生成し７
、低温部で（１ａＡｓ を生成する事をその骨子として
おり、ハライド法と何らかわる点は々い。従って、ハイ
ドライド法においても２τａ ７１′５ゾーンを必Ｏｐ
と干るほか、２段階の反応であることによる不安定イ１
Ｌは）宜消声れない、画法の異なる点は、Ｇａ１−にク
ラストが形成されるか否かにある。即ちハイドラ・ｒド
法ではＧａ上にクラストがなく、成長中を通じて高温部
では（）ａと１ＩＣｌの反応のみが持続されている。こ
のだめ、前述した問題点のうちの３番月の飽和時間によ
る原料ガス導入時間と成長開始時期の時間的ずれはハラ
イド法に比べてかなり軽減される。
成長反応そのものは高温部でＧ：＋Ｃ：ｌ を生成し７
、低温部で（１ａＡｓ を生成する事をその骨子として
おり、ハライド法と何らかわる点は々い。従って、ハイ
ドライド法においても２τａ ７１′５ゾーンを必Ｏｐ
と干るほか、２段階の反応であることによる不安定イ１
Ｌは）宜消声れない、画法の異なる点は、Ｇａ１−にク
ラストが形成されるか否かにある。即ちハイドラ・ｒド
法ではＧａ上にクラストがなく、成長中を通じて高温部
では（）ａと１ＩＣｌの反応のみが持続されている。こ
のだめ、前述した問題点のうちの３番月の飽和時間によ
る原料ガス導入時間と成長開始時期の時間的ずれはハラ
イド法に比べてかなり軽減される。
しかしながらＧａとＨＣｌの反応においてｃｌＪが（）
ａ中へ溶解することが知られており、この溶解過程によ
りＩ−Ｔ（Ｖ 導入時期とＧａＣｌ生成時期に時間的ず
れを生じることになる。特に、この現象は急峻な組成変
化が要求されるヘテロ接合の形成においては重要であり
、例えばＩｎＰの成長におけるＩｎとト■Ｃｌの反応に
おいては、この時間遅れが数分程度にもなることが知ら
れており、このだめＩｎＰ系のへテロ接合を同一反応管
内で単に原料ガスの切換えのみで成長させることは、慶
い界面遷移層の形成につながる問題点がある。
ａ中へ溶解することが知られており、この溶解過程によ
りＩ−Ｔ（Ｖ 導入時期とＧａＣｌ生成時期に時間的ず
れを生じることになる。特に、この現象は急峻な組成変
化が要求されるヘテロ接合の形成においては重要であり
、例えばＩｎＰの成長におけるＩｎとト■Ｃｌの反応に
おいては、この時間遅れが数分程度にもなることが知ら
れており、このだめＩｎＰ系のへテロ接合を同一反応管
内で単に原料ガスの切換えのみで成長させることは、慶
い界面遷移層の形成につながる問題点がある。
し発明の目的〕
本発明は上述した諸問題点に鑑みなされたものであり、
従来の■族金属元素のかわりに硝族金属元素の塩化物を
原料として用いることにより、単一温度ゾーン炉により
成長毎の安定性に優れだ工ｅｙキシフル成長が可能でち
ゃ、まだ原料ガス導入時期と成長開始時間のずれを無視
できる程度に短時間に行なうことができるのを利用して
極めて急峻なホ１１成変化を有する多層へテロ構造結晶
の成長も可能である気相エピタキシャル結晶の製造方法
を提供することを目的としている。
従来の■族金属元素のかわりに硝族金属元素の塩化物を
原料として用いることにより、単一温度ゾーン炉により
成長毎の安定性に優れだ工ｅｙキシフル成長が可能でち
ゃ、まだ原料ガス導入時期と成長開始時間のずれを無視
できる程度に短時間に行なうことができるのを利用して
極めて急峻なホ１１成変化を有する多層へテロ構造結晶
の成長も可能である気相エピタキシャル結晶の製造方法
を提供することを目的としている。
即ち、本発明は、Ｎ族金属元素の塩化物及びＶ族元素の
水素化物を原料として、■−Ｖ族化合物半導体結晶を気
相中で成長させることを特徴とする気相エピタキシャル
結晶の製造方法である。
水素化物を原料として、■−Ｖ族化合物半導体結晶を気
相中で成長させることを特徴とする気相エピタキシャル
結晶の製造方法である。
し発明の実施例］
次に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
（実施例１）
即ち、加熱機構を具備する炉体０１）内にはガス導入管
（１３１）（１３２）が一端部に設けられ、他端部にガ
ス導出管（１４）が設けられた石英ガラスからなる反応
管（１２が設けられ、この反応管ＣＩＪ中には（）ａＡ
、ｓ基板（＋７）が配置され、炉体（ｌυは第２図（ｂ
）の曲線（ｉ印に示すように単温度ゾーンの温度プロフ
ァイルに設定されている。
（１３１）（１３２）が一端部に設けられ、他端部にガ
ス導出管（１４）が設けられた石英ガラスからなる反応
管（１２が設けられ、この反応管ＣＩＪ中には（）ａＡ
、ｓ基板（＋７）が配置され、炉体（ｌυは第２図（ｂ
）の曲線（ｉ印に示すように単温度ゾーンの温度プロフ
ァイルに設定されている。
まだガス導入管（１３１）は開閉パルプ（１９を介し、
てアルシン（ＡｓＩ４ｇ）源に接続され、ガス導入管（
１１，３２）は開閉バルブ＋２１を介して容器（２υ中
に一定温度になるように収容されたＧａＣＡ！ｓ上に開
口され、更に開閉バルブ（７！湯を介してＨヮ源に接続
されると共に、この■（２源からのＨ２は開閉パルプ内
を有するバイパス管によりガス導入管（１３２）に接続
されている。
てアルシン（ＡｓＩ４ｇ）源に接続され、ガス導入管（
１１，３２）は開閉バルブ＋２１を介して容器（２υ中
に一定温度になるように収容されたＧａＣＡ！ｓ上に開
口され、更に開閉バルブ（７！湯を介してＨヮ源に接続
されると共に、この■（２源からのＨ２は開閉パルプ内
を有するバイパス管によりガス導入管（１３２）に接続
されている。
第２図に示しだ成長装置を用い成長を行なう手刀負は次
の］出りである。
の］出りである。
先ずＧａＡ−、基板吋）を反応管（１２１中に配置し炉
体（ＩＩ）を昇温させる。この昇温中は開閉バルブ（２
３）を開、開閉バルブ（［→（２０）ラフを閉とし、反
応管（１２）中には１１．のみを流入させる。
体（ＩＩ）を昇温させる。この昇温中は開閉バルブ（２
３）を開、開閉バルブ（［→（２０）ラフを閉とし、反
応管（１２）中には１１．のみを流入させる。
次に炉体Ｕ＠度が（ｂｊ図に示すように単温度ゾーンで
定常状態に達した時点で開閉バルブ（２■を閉、開閉バ
ルブ［１＋２０） を湊を開とし、カス導入管（１３２
）からＨ２で希釈されだＧａ ＣＩＪ ３、ガス導入管
（１３，）からＡｓＴ−＋３をそれぞれ所定流喰で反応
管（１２１中に流入させる。この時ＱａＣ４の容器＋２
１）は（１ａ Ｃ７ｓの融点７８°Ｃ以上、望ましくは
１２０’Ｃ前後の一定値に保持されている。従ってＧａ
Ｃ１１，は液体であり、保持温度の蒸気圧で決脣る（、
）ａｃ１３蒸気が１（２と共に反応管（１２中に導入さ
れる。
定常状態に達した時点で開閉バルブ（２■を閉、開閉バ
ルブ［１＋２０） を湊を開とし、カス導入管（１３２
）からＨ２で希釈されだＧａ ＣＩＪ ３、ガス導入管
（１３，）からＡｓＴ−＋３をそれぞれ所定流喰で反応
管（１２１中に流入させる。この時ＱａＣ４の容器＋２
１）は（１ａ Ｃ７ｓの融点７８°Ｃ以上、望ましくは
１２０’Ｃ前後の一定値に保持されている。従ってＧａ
Ｃ１１，は液体であり、保持温度の蒸気圧で決脣る（、
）ａｃ１３蒸気が１（２と共に反応管（１２中に導入さ
れる。
この導入されたＧ ａ Ｃ１３とＡｓ Ｈ３は反応管（
１カ中で直接反応し、（１ａＡ−ｓとＩ］ｃｌを生成し
、このうちＧａＡｓがＧａＡｓ基板（１７）上に堆積す
る。
１カ中で直接反応し、（１ａＡ−ｓとＩ］ｃｌを生成し
、このうちＧａＡｓがＧａＡｓ基板（１７）上に堆積す
る。
上述した手順により’ ” Ｉ Ｘ １０１７ＣｒｒＬ
−”、厚さ０．６μｍのＧ ａ Ａ ｓ結晶層を３０回
全く同一の条件で成長させた結果は、すべてのウェハで
平坦な結晶表面が得られ、またキャリア濃度及び厚みの
成長毎のばらつきはそれぞれ±２％以内に収まっており
、極めて安定した気相エピタキシャル結晶を得るととが
できた。
−”、厚さ０．６μｍのＧ ａ Ａ ｓ結晶層を３０回
全く同一の条件で成長させた結果は、すべてのウェハで
平坦な結晶表面が得られ、またキャリア濃度及び厚みの
成長毎のばらつきはそれぞれ±２％以内に収まっており
、極めて安定した気相エピタキシャル結晶を得るととが
できた。
（実施例２）
本実施例は気山エピタキシャル成長法でＩｎＧａＡ−ｓ
／ＩｎＰへテロ接合結晶を成長させる例を示している。
／ＩｎＰへテロ接合結晶を成長させる例を示している。
即ち、第３図（ａ）に示す如く石英からなる反応管（３
？う中にｌｎＰ埃板（３７）を配置し、炉体（３１）を
第３図（ｂｌの曲線（ハ）に示すような単温度ゾーンの
温度プロファイルで昇流させる。昇温中は開閉バルブ（
４２） ！、１：’） ｆ４４）を開とし、残りの開閉
バルブを閉と１〜、三方コック（佃はＰＨ３が導入され
る側に開とｌ〜、反応管（４２中にはＨ２とＰＨ，のみ
を流入させる。ここで昇温中にＰＨ３を流入させる理由
はＩｎＰ基板（３７）がらのＰの蒸発を抑止するためで
ある。炉体（３１）が定常状態に達した時点で開閉パル
プ（、勿（θを閉、開閉パルプｉ、１６） （４’ｆ）
を開とし、ガス導入管（３３，）よりＨ２で希釈された
容器（４１１）内のＩｎＣ／！を所定流量で反応管（（
２中に導入する。ここで■ｎｃｌの容器（４１，）はＩ
ｎＣＶ の融点２２５℃以上の一定温度、例えば３００
’Ｃに保持さｈ、また（３ａＣｌｓの容器（４１２）
は実ｔイク例１で示したと同じく１２０℃に保持される
。
？う中にｌｎＰ埃板（３７）を配置し、炉体（３１）を
第３図（ｂｌの曲線（ハ）に示すような単温度ゾーンの
温度プロファイルで昇流させる。昇温中は開閉バルブ（
４２） ！、１：’） ｆ４４）を開とし、残りの開閉
バルブを閉と１〜、三方コック（佃はＰＨ３が導入され
る側に開とｌ〜、反応管（４２中にはＨ２とＰＨ，のみ
を流入させる。ここで昇温中にＰＨ３を流入させる理由
はＩｎＰ基板（３７）がらのＰの蒸発を抑止するためで
ある。炉体（３１）が定常状態に達した時点で開閉パル
プ（、勿（θを閉、開閉パルプｉ、１６） （４’ｆ）
を開とし、ガス導入管（３３，）よりＨ２で希釈された
容器（４１１）内のＩｎＣ／！を所定流量で反応管（（
２中に導入する。ここで■ｎｃｌの容器（４１，）はＩ
ｎＣＶ の融点２２５℃以上の一定温度、例えば３００
’Ｃに保持さｈ、また（３ａＣｌｓの容器（４１２）
は実ｔイク例１で示したと同じく１２０℃に保持される
。
この状態において、ガス導入管（３３３）より流入する
■ｎＣｌとガス導入−、（３３１）より流入するＰＴＴ
、との反応によりＩｎＰ基板（３７）上にはＴｎＰ結晶
が堆積する。
■ｎＣｌとガス導入−、（３３１）より流入するＰＴＴ
、との反応によりＩｎＰ基板（３７）上にはＴｎＰ結晶
が堆積する。
さらにこの状態（テおいては開閉バルブｆ４Ｆｌ） Ｃ
４１を開とし、三方コツクロ■を図示しない排気ライン
に０ ：＋ ｃｌｓが導かれるように開いておく。これ
は予め（１；Ｉｃｅ：＋ガスの定常流を作っておき、ガ
ス切り換えをすみやかに行なうことを目的としている。
４１を開とし、三方コツクロ■を図示しない排気ライン
に０ ：＋ ｃｌｓが導かれるように開いておく。これ
は予め（１；Ｉｃｅ：＋ガスの定常流を作っておき、ガ
ス切り換えをすみやかに行なうことを目的としている。
次に所定時間経過後ＩｎＰの成長厚が所定の厚みに１幸
し、に時点で、玉方コック（４つ（至）を切り換え、ガ
ス導、１７人管（３３＋）よりＡ、ｓＨ３、ガス導入管
（３３２）よシ（、］、＋Ｃ１３、ガス導入管（３３，
）より■ｎｃｌが共に反応管（′（２中に流入するよう
にする。このガス流の切り換えは単に三方コックｉ４！
’ｉｔ ＣＪの操作のみで出来るので極めて短時間（１
秒以内）で行なわれる。この状態でＩｎＰの成長が停止
し、流入したＩ ｎ Ｃｌ、 Ｇ ａＣｌｓ、Ａ、５ｒ
−１３の反応によシ、上述したＩｎＰエピタキシャル結
晶上にＩｎＧａＡ’ｓ結晶が堆積する。
し、に時点で、玉方コック（４つ（至）を切り換え、ガ
ス導、１７人管（３３＋）よりＡ、ｓＨ３、ガス導入管
（３３２）よシ（、］、＋Ｃ１３、ガス導入管（３３，
）より■ｎｃｌが共に反応管（′（２中に流入するよう
にする。このガス流の切り換えは単に三方コックｉ４！
’ｉｔ ＣＪの操作のみで出来るので極めて短時間（１
秒以内）で行なわれる。この状態でＩｎＰの成長が停止
し、流入したＩ ｎ Ｃｌ、 Ｇ ａＣｌｓ、Ａ、５ｒ
−１３の反応によシ、上述したＩｎＰエピタキシャル結
晶上にＩｎＧａＡ’ｓ結晶が堆積する。
上述の手順により成長を行なった結晶のへテロ接合界面
の組成をオージェ電子分光法により評価したところ、Ｉ
ｎＰとＩ ｎＧａＡｓとの界面の遷移領域厚みば８０Ｘ
であり、極めて急峻な界面が形成されていた。
の組成をオージェ電子分光法により評価したところ、Ｉ
ｎＰとＩ ｎＧａＡｓとの界面の遷移領域厚みば８０Ｘ
であり、極めて急峻な界面が形成されていた。
し発明の効果〕
上述し、だように本発明によれば炉体即ち反応管内を単
一温度にしての気相エピタキシャル結晶の成長であるた
め、従来の成長装置に比べて装置が安価となるし、また
成長温度の安定性、制御性が向上するだめ、安定して成
長を行なうことが可能である。また本発明では１段階で
直接原料ガスどうしを反応させることが成長反応となっ
ているだめ、成長の安定性が従来法に比べて向上する。
一温度にしての気相エピタキシャル結晶の成長であるた
め、従来の成長装置に比べて装置が安価となるし、また
成長温度の安定性、制御性が向上するだめ、安定して成
長を行なうことが可能である。また本発明では１段階で
直接原料ガスどうしを反応させることが成長反応となっ
ているだめ、成長の安定性が従来法に比べて向上する。
更に本発明によれば「飽和時間」が不要であり、まだ成
長が原料ガスが基板近傍に到達すると同時に開始される
ため、例えば多層へテロ接合結晶を形成する時に急峻な
界面組成変化を有する結晶を単独の反応管内で成長させ
ることが可能となる。などの効果があり、その工業的価
値は極めて大である。
長が原料ガスが基板近傍に到達すると同時に開始される
ため、例えば多層へテロ接合結晶を形成する時に急峻な
界面組成変化を有する結晶を単独の反応管内で成長させ
ることが可能となる。などの効果があり、その工業的価
値は極めて大である。
第１図（ａｔは従来のハライド法によりＧａ Ａｓ結晶
を成長させる場合の成長装置の要部説１明図、第１図（
ｂ）は第１図（ａｔの反応管に設定される温度プロファ
イルを・示す曲線図、第２図（ａｌは本発明により（Ｅ
ａＡｓ結晶を成長させる場合の成長装置の要部説明図、
第２図（ｉ））は第２図ｆａ）の反応管に設定される温
度プロファイルを示干曲線図、第３［図（ａ）は本発明
によりＩｎ（１ａＡ、ｓ ／ ＩｎＰへテロ接合結晶を
成長する場合の成長装置の要部説明図、第３図（１））
は第３図（ａ）の反応管に設定される温度フロファイル
を示す曲線図である。 １．１１，３１−炉体 ２，１２．３２・反応管
３．１．３＋、１．３２．３３＋、３３２，３３：＋
ガス導入管６ ガリウム ７．１７ 砒化ガリウム基板 ３７ リン化インジウム基板 １９．２０，２２．２３．４２，４３，４４，４６．４
７．４−８．４９ 開閉バルブ４５．５０．５１・・
三方コック ２１、伺、、４］２ 容器 代理人 弁理士 井 上 −実 弟 １ 図 （σン （ムン 第 ３ 図
を成長させる場合の成長装置の要部説１明図、第１図（
ｂ）は第１図（ａｔの反応管に設定される温度プロファ
イルを・示す曲線図、第２図（ａｌは本発明により（Ｅ
ａＡｓ結晶を成長させる場合の成長装置の要部説明図、
第２図（ｉ））は第２図ｆａ）の反応管に設定される温
度プロファイルを示干曲線図、第３［図（ａ）は本発明
によりＩｎ（１ａＡ、ｓ ／ ＩｎＰへテロ接合結晶を
成長する場合の成長装置の要部説明図、第３図（１））
は第３図（ａ）の反応管に設定される温度フロファイル
を示す曲線図である。 １．１１，３１−炉体 ２，１２．３２・反応管
３．１．３＋、１．３２．３３＋、３３２，３３：＋
ガス導入管６ ガリウム ７．１７ 砒化ガリウム基板 ３７ リン化インジウム基板 １９．２０，２２．２３．４２，４３，４４，４６．４
７．４−８．４９ 開閉バルブ４５．５０．５１・・
三方コック ２１、伺、、４］２ 容器 代理人 弁理士 井 上 −実 弟 １ 図 （σン （ムン 第 ３ 図
Claims (1)
- （１）１族金属元素の塩化物及びＶ族元素の水素化物を
原料としてＩ−Ｖ族化合物半導体結晶を気相中で成長さ
せることを特徴とする気相エピタキシャル結晶製造方法
。 （２１ｇ−ｖ族化合物半導体結晶を急峻な組成変化を有
するヘテロ接合に成長させることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の気相エピタキシャル結晶の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6096383A JPS59188118A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 気相エピタキシヤル結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6096383A JPS59188118A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 気相エピタキシヤル結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59188118A true JPS59188118A (ja) | 1984-10-25 |
Family
ID=13157569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6096383A Pending JPS59188118A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 気相エピタキシヤル結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59188118A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2066496A2 (en) * | 2006-11-22 | 2009-06-10 | S.O.I.T.E.C. Silicon on Insulator Technologies | Equipment for high volume manufacture of group iii-v semiconductor materials |
| US8133806B1 (en) | 2010-09-30 | 2012-03-13 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Systems and methods for forming semiconductor materials by atomic layer deposition |
| JP2012169674A (ja) * | 2006-06-09 | 2012-09-06 | Soytec | 三塩化ガリウムを製造するための大容量送達システム |
| US8382898B2 (en) | 2006-11-22 | 2013-02-26 | Soitec | Methods for high volume manufacture of group III-V semiconductor materials |
| US8486192B2 (en) * | 2010-09-30 | 2013-07-16 | Soitec | Thermalizing gas injectors for generating increased precursor gas, material deposition systems including such injectors, and related methods |
| US8585820B2 (en) | 2006-11-22 | 2013-11-19 | Soitec | Abatement of reaction gases from gallium nitride deposition |
| US8887650B2 (en) | 2006-11-22 | 2014-11-18 | Soitec | Temperature-controlled purge gate valve for chemical vapor deposition chamber |
| TWI470113B (zh) * | 2010-09-30 | 2015-01-21 | Soitec Silicon On Insulator | 產生增量前驅氣體之熱化氣體注入器，包含此等注入器之材料沉積系統及其相關方法 |
| US9481943B2 (en) | 2006-11-22 | 2016-11-01 | Soitec | Gallium trichloride injection scheme |
-
1983
- 1983-04-08 JP JP6096383A patent/JPS59188118A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012169674A (ja) * | 2006-06-09 | 2012-09-06 | Soytec | 三塩化ガリウムを製造するための大容量送達システム |
| US8887650B2 (en) | 2006-11-22 | 2014-11-18 | Soitec | Temperature-controlled purge gate valve for chemical vapor deposition chamber |
| JP2010510167A (ja) * | 2006-11-22 | 2010-04-02 | エス．オー．アイ．テック シリコン オン インシュレータ テクノロジーズ | Ｉｉｉ−ｖ族半導体材料の大量製造装置 |
| EP2066496A4 (en) * | 2006-11-22 | 2010-07-28 | Soitec Silicon On Insulator | APPENDIX FOR MASS PRODUCTION OF GROUP III-V SEMICONDUCTOR MATERIALS |
| US9580836B2 (en) | 2006-11-22 | 2017-02-28 | Soitec | Equipment for high volume manufacture of group III-V semiconductor materials |
| US8382898B2 (en) | 2006-11-22 | 2013-02-26 | Soitec | Methods for high volume manufacture of group III-V semiconductor materials |
| EP2066496A2 (en) * | 2006-11-22 | 2009-06-10 | S.O.I.T.E.C. Silicon on Insulator Technologies | Equipment for high volume manufacture of group iii-v semiconductor materials |
| US9481943B2 (en) | 2006-11-22 | 2016-11-01 | Soitec | Gallium trichloride injection scheme |
| US8585820B2 (en) | 2006-11-22 | 2013-11-19 | Soitec | Abatement of reaction gases from gallium nitride deposition |
| US9038565B2 (en) | 2006-11-22 | 2015-05-26 | Soitec | Abatement of reaction gases from gallium nitride deposition |
| US8486192B2 (en) * | 2010-09-30 | 2013-07-16 | Soitec | Thermalizing gas injectors for generating increased precursor gas, material deposition systems including such injectors, and related methods |
| TWI470113B (zh) * | 2010-09-30 | 2015-01-21 | Soitec Silicon On Insulator | 產生增量前驅氣體之熱化氣體注入器，包含此等注入器之材料沉積系統及其相關方法 |
| US8785316B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-07-22 | Soitec | Methods for forming semiconductor materials by atomic layer deposition using halide precursors |
| US8486193B2 (en) | 2010-09-30 | 2013-07-16 | Soitec | Systems for forming semiconductor materials by atomic layer deposition |
| US8133806B1 (en) | 2010-09-30 | 2012-03-13 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Systems and methods for forming semiconductor materials by atomic layer deposition |
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