JPS59232990A - 減圧気相成長装置 - Google Patents
減圧気相成長装置Info
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- JPS59232990A JPS59232990A JP10513983A JP10513983A JPS59232990A JP S59232990 A JPS59232990 A JP S59232990A JP 10513983 A JP10513983 A JP 10513983A JP 10513983 A JP10513983 A JP 10513983A JP S59232990 A JPS59232990 A JP S59232990A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
-
- 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
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (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】
産業上の利用分野
本発明は結晶成長分野における減圧気相成長装置に関す
るものである。
るものである。
従来例の構成とその問題点
近年、減圧気相成長法は、Ｓｉ基板上へのアモルファス
絶縁膜の形成や、Ｓｉエピタキシャル膜の形成、或は化
合物子導体基板上へのホモ、もし２１°−ジ くはヘテロエピタキシャル膜の形成等と数多く用いられ
、基板からエピタキシャル膜への不純物のオートドーピ
ングの防止、膜厚均一性等に、その有効性が広く認めら
れている。
絶縁膜の形成や、Ｓｉエピタキシャル膜の形成、或は化
合物子導体基板上へのホモ、もし２１°−ジ くはヘテロエピタキシャル膜の形成等と数多く用いられ
、基板からエピタキシャル膜への不純物のオートドーピ
ングの防止、膜厚均一性等に、その有効性が広く認めら
れている。
以下では、最近四−■化合物半導体エピタキシャル膜の
形成手段の１つとして、膜厚の精密な制御性、多層成長
の容易性、大面積で且つ高均一成長の可能性、量産化等
々といった多くの利点を備え、注目をあびている気相成
長法の１つであるＭＯＣＶＤを例にとって説明する。
形成手段の１つとして、膜厚の精密な制御性、多層成長
の容易性、大面積で且つ高均一成長の可能性、量産化等
々といった多くの利点を備え、注目をあびている気相成
長法の１つであるＭＯＣＶＤを例にとって説明する。
第１図に一般的なＭＯＣＶＤ装置の全体概略図を示すＯ
Ｖ族元素の水素化物である原料ガスは、ボンベ１から流
量計２で流量制御されたのち、ガス管３でもって、キャ
リアガスである水素ガスと共に成長管４に供給される。
Ｖ族元素の水素化物である原料ガスは、ボンベ１から流
量計２で流量制御されたのち、ガス管３でもって、キャ
リアガスである水素ガスと共に成長管４に供給される。
一方、流量計６で流量制御された水素ガスは容器６に導
かれ、容器６中の■族元素のアルキル化合物の蒸気と共
に、ガス管７でもって成長管４に導かれる。これらの原
料ガスは、成長管４内において、高周波コイル８で加熱
された黒鉛製の保持台９におかれた基板１０３ページ の表面で熱分解反応をして基板１０の上で結晶成長が行
われる。ｅａＡｓ結品成良品成長とってみると、Ｖ捩水
素化物としてＰＩ（３＋ ■族アルキル化合物として（
Ｃ２Ｈｓ）ｓＩｎを用いて、工ｎＰ基板上で次のような
熱分解反応によって結晶成長が行われる。
かれ、容器６中の■族元素のアルキル化合物の蒸気と共
に、ガス管７でもって成長管４に導かれる。これらの原
料ガスは、成長管４内において、高周波コイル８で加熱
された黒鉛製の保持台９におかれた基板１０３ページ の表面で熱分解反応をして基板１０の上で結晶成長が行
われる。ｅａＡｓ結品成良品成長とってみると、Ｖ捩水
素化物としてＰＩ（３＋ ■族アルキル化合物として（
Ｃ２Ｈｓ）ｓＩｎを用いて、工ｎＰ基板上で次のような
熱分解反応によって結晶成長が行われる。
ＰＨｓ 十（０２Ｈ５） ｓ Ｉｎ −＋ ＩｎＰ＋３
Ｃ２Ｈ６反応後のガスは排ガス管１１から排ガス処理
装置１２を通って排気される（常圧成長）が、減圧成長
を行う場合は、減圧用ポンプ１３でもって成長管４内を
減圧にすることが必要となる。ガス管１４．１６は結晶
成長前の各々の原料ガスの流量調節や成長後の原料ガス
のバイパス回路等に用いられる。又Ｎ２ガスは装置全体
のパージ用として用いられている。
Ｃ２Ｈ６反応後のガスは排ガス管１１から排ガス処理
装置１２を通って排気される（常圧成長）が、減圧成長
を行う場合は、減圧用ポンプ１３でもって成長管４内を
減圧にすることが必要となる。ガス管１４．１６は結晶
成長前の各々の原料ガスの流量調節や成長後の原料ガス
のバイパス回路等に用いられる。又Ｎ２ガスは装置全体
のパージ用として用いられている。
ところで、本Ｍ’０ＣＶＤに用いるＶ捩水素化物は極め
て有毒性の高いものであり、又、■族アルキル化合物は
水分や酸素雰囲気にふれると白煙をあげて発火する危険
があると共に、キャリアガスとして用いる水素ガスは極
めて爆発性が高いことは良く知られている。
て有毒性の高いものであり、又、■族アルキル化合物は
水分や酸素雰囲気にふれると白煙をあげて発火する危険
があると共に、キャリアガスとして用いる水素ガスは極
めて爆発性が高いことは良く知られている。
特開昭５９−２３２９９０ （２）
減圧法による気相成長を実施するに際して、結晶成長前
の原料ガスの流量調節時においては、これらの危険度の
高いガスが減圧ポンプ１３を通って排出管１１へ排出さ
れることになる。又、結晶成長中は成長管４の中での未
反応ガスに加えて、前記の反応式からも明らかなように
、反応生成物としての可燃性のＣＨ４ガスが減圧ポンプ
１３を経て排出管１１へ排出されている。これらの際、
通常ロータリーポンプが減圧ポンプ１３として用いられ
ているため、ロータリーオイル中への有害ガスの溶は込
みによるオイル汚染や、ロータリーポンプ用の電動機の
電気の使用に伴う引火、爆発等の危険が常に内在して、
万一の場合には、単に装置の破損にとど１らず、爆発に
よる損傷、有害ガスの拡散といった極めて深刻な事態に
至ることが容易に考えられる。
の原料ガスの流量調節時においては、これらの危険度の
高いガスが減圧ポンプ１３を通って排出管１１へ排出さ
れることになる。又、結晶成長中は成長管４の中での未
反応ガスに加えて、前記の反応式からも明らかなように
、反応生成物としての可燃性のＣＨ４ガスが減圧ポンプ
１３を経て排出管１１へ排出されている。これらの際、
通常ロータリーポンプが減圧ポンプ１３として用いられ
ているため、ロータリーオイル中への有害ガスの溶は込
みによるオイル汚染や、ロータリーポンプ用の電動機の
電気の使用に伴う引火、爆発等の危険が常に内在して、
万一の場合には、単に装置の破損にとど１らず、爆発に
よる損傷、有害ガスの拡散といった極めて深刻な事態に
至ることが容易に考えられる。
発明の目的
本発明は、爆発性、引火性、有毒性ガス等を用いた減圧
気相成長に際して、上記の憂慮すべき危険全解消するも
ので、不活性ガスの高速流を用い６ページ で減圧状態をつくると共に結晶成長に用いる危険ガスを
上記の不活性ガスで急速に希釈して安全な減圧気相成長
を行う為の装置を提供することを目的とする。
気相成長に際して、上記の憂慮すべき危険全解消するも
ので、不活性ガスの高速流を用い６ページ で減圧状態をつくると共に結晶成長に用いる危険ガスを
上記の不活性ガスで急速に希釈して安全な減圧気相成長
を行う為の装置を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は１端が細くしぼられた結晶の成長管と成長管の
外側に２重構造で、且つ前記の成長管に沿って１端が細
くしぼられて排気ガス管と結合されているガス流出管か
ら構成され、成長管と２重構造になっているガス流出管
に高速の不活性ガスを流すことによって、いわゆるベン
チュリー管と同様な効果によって、成長管内部全減圧に
せしむる工うに構成された減圧気相成長装置である。
外側に２重構造で、且つ前記の成長管に沿って１端が細
くしぼられて排気ガス管と結合されているガス流出管か
ら構成され、成長管と２重構造になっているガス流出管
に高速の不活性ガスを流すことによって、いわゆるベン
チュリー管と同様な効果によって、成長管内部全減圧に
せしむる工うに構成された減圧気相成長装置である。
実施例の説明
第２図は本実施例全示し、以下これに基づいて本発明の
詳細な説明する。なお、説明全容易にするため、従来例
と共通の構成要素の番号は第１図と同じ番号を付してい
る。
詳細な説明する。なお、説明全容易にするため、従来例
と共通の構成要素の番号は第１図と同じ番号を付してい
る。
■−ｖ族化合物半導体の結晶成長を行う場合、従来例と
同様に、■族元素の原料ガスは流量計６６ページ で流量制御された水素ガスを■族元素のアルキル化物の
入った容器６へ導入し、上記■族元素のアルキル化物の
蒸気を水素ガスと共にガス管７全通して成長管１０１へ
供給する。一方、Ｖ族元素の原料ガスはボンベ１から流
量計２を通って流量制御され、ガス管３を通って成長管
１０１へ供給される。高周波コイル８には高周波電源１
６が接続されており、これによって黒鉛製の保持台９と
共に、この保持台上に置かれた基板１０を加熱する。
同様に、■族元素の原料ガスは流量計６６ページ で流量制御された水素ガスを■族元素のアルキル化物の
入った容器６へ導入し、上記■族元素のアルキル化物の
蒸気を水素ガスと共にガス管７全通して成長管１０１へ
供給する。一方、Ｖ族元素の原料ガスはボンベ１から流
量計２を通って流量制御され、ガス管３を通って成長管
１０１へ供給される。高周波コイル８には高周波電源１
６が接続されており、これによって黒鉛製の保持台９と
共に、この保持台上に置かれた基板１０を加熱する。
従って成長管１０１に供給された原料ガスは基板１Ｑの
上で熱分解反応を起し、結晶が基板１０の上に成長する
。
上で熱分解反応を起し、結晶が基板１０の上に成長する
。
さて、上記のような結晶成長過程において、基板１０か
らの不純物のオートドーピングの防止とか成長結晶の膜
厚の均一化の向上、或は原料ガスとしてアルキル化合物
を用いるために生ずる中間生成物（例えばＰＨ３と（’
ＣｚＨｓ ）３ Ｉｎ ’ｃ用いてＩｎＰ の成長さ
せるとき、（ＣＨ５ＩｎＰＨ）ｎの型をもった中間生成
物が形成され、結晶成長を妨害する）の除去、もしくは
抑制全目的として減圧気相７・°−ジ 成長が行われる。このとき前述したように通常の方法は
、第１図に示したようにポンプ１３により成長管内を減
圧にするのであるが、本発明においては、第２図のよう
に成長管１０１の外側に２重になるように設けられたガ
ス流出管１０２に高速でガスを流しこむことによって成
長管１０１の内部を減圧ならしむるものである。即ち、
流量計１０３によって流量制御されりＮ２ガスはガス管
１０４ｉ通ってガス流出管１０２に導かれる。Ｎ２ガス
が導入されたガス流出管入部の断面積’ｘｓＡ。
らの不純物のオートドーピングの防止とか成長結晶の膜
厚の均一化の向上、或は原料ガスとしてアルキル化合物
を用いるために生ずる中間生成物（例えばＰＨ３と（’
ＣｚＨｓ ）３ Ｉｎ ’ｃ用いてＩｎＰ の成長さ
せるとき、（ＣＨ５ＩｎＰＨ）ｎの型をもった中間生成
物が形成され、結晶成長を妨害する）の除去、もしくは
抑制全目的として減圧気相７・°−ジ 成長が行われる。このとき前述したように通常の方法は
、第１図に示したようにポンプ１３により成長管内を減
圧にするのであるが、本発明においては、第２図のよう
に成長管１０１の外側に２重になるように設けられたガ
ス流出管１０２に高速でガスを流しこむことによって成
長管１０１の内部を減圧ならしむるものである。即ち、
流量計１０３によって流量制御されりＮ２ガスはガス管
１０４ｉ通ってガス流出管１０２に導かれる。Ｎ２ガス
が導入されたガス流出管入部の断面積’ｘｓＡ。
ガスが排出される点Ｂ部の断面積ｉｓＢ、とじてＡ点で
のガスの流速’ＩＡ、Ａ、Ｂ両地点の圧力をＰＡ・ＰＢ
とするとベルヌーイの定理よりが成り立つ。但しρはガ
ス流出管に流れるガスの密度である。従ってＳＡ即ちガ
ス流出管１０２のガス導入部Ａ点の断面積を、ガスの出
口Ｂ点の断面積に較べて充分に太きくとっておくとＢ点
では圧力低下が起り、成長管１０１内の原料ガスを吸引
することとなり、結果的に減圧状態を生みだすことにな
る。
のガスの流速’ＩＡ、Ａ、Ｂ両地点の圧力をＰＡ・ＰＢ
とするとベルヌーイの定理よりが成り立つ。但しρはガ
ス流出管に流れるガスの密度である。従ってＳＡ即ちガ
ス流出管１０２のガス導入部Ａ点の断面積を、ガスの出
口Ｂ点の断面積に較べて充分に太きくとっておくとＢ点
では圧力低下が起り、成長管１０１内の原料ガスを吸引
することとなり、結果的に減圧状態を生みだすことにな
る。
今、仮りに成長管１０１の外径を６儂、ガス流出管１０
２の内径’１１５ｃＩｆＬとして、又”Ｂ＝１ｃａとし
、Ａ点での流速ｆ １ ｍ ／ ｓｅｃでもってＮ２ガ
スを流したものとすると、約２２ｏｍｂａｒの減圧状態
を作ることが出来ることになる。
２の内径’１１５ｃＩｆＬとして、又”Ｂ＝１ｃａとし
、Ａ点での流速ｆ １ ｍ ／ ｓｅｃでもってＮ２ガ
スを流したものとすると、約２２ｏｍｂａｒの減圧状態
を作ることが出来ることになる。
なお、以上の例はＭＯＣＶＤによる気相成長法について
示してきたが、ＭＯＣＶＤに限らず一般的な気相成長法
でも本発明の手法は広く用いること出来る。又、上記実
施例では減圧用ガスとしてＮ２ガスを用いた例を示した
が、質量の大きいガス、例えばＡｒガス等を用いるとそ
の効果は質量に比例して増加することはいう１でもない
。
示してきたが、ＭＯＣＶＤに限らず一般的な気相成長法
でも本発明の手法は広く用いること出来る。又、上記実
施例では減圧用ガスとしてＮ２ガスを用いた例を示した
が、質量の大きいガス、例えばＡｒガス等を用いるとそ
の効果は質量に比例して増加することはいう１でもない
。
発明の効果
本発明の減圧気相成長装置は結晶の先端部が細くしぼら
れた成長管とその外周部に設けられたガス流出管から成
り、且つガス流出管に高速のガス流を流すことによって
、成長管内部を減圧にするものであり、通常の減圧気相
法のような減圧用の９ページ ポンプが不用であると共に、有毒ガス、爆発性ガス等を
用いた結晶成長に際しては、減圧用ポンプの動力源とし
ての電気系がないため、火花放電等による爆発引火とい
った危険の排除、更には減圧にするためのガス流出管を
流れる大量の不活性ガスによる有毒ガス、爆発性ガスの
希釈による危険の防止といった効果があり、その実用上
の効果は極めて太きい。
れた成長管とその外周部に設けられたガス流出管から成
り、且つガス流出管に高速のガス流を流すことによって
、成長管内部を減圧にするものであり、通常の減圧気相
法のような減圧用の９ページ ポンプが不用であると共に、有毒ガス、爆発性ガス等を
用いた結晶成長に際しては、減圧用ポンプの動力源とし
ての電気系がないため、火花放電等による爆発引火とい
った危険の排除、更には減圧にするためのガス流出管を
流れる大量の不活性ガスによる有毒ガス、爆発性ガスの
希釈による危険の防止といった効果があり、その実用上
の効果は極めて太きい。
第１図は従来の減圧気相成長装置の概略図、第２図は本
発明の一実施例における減圧気相成長装置の概略図であ
る。 １０１・・・・・・成長管、１０２・・・・・・ガス流
出管、１０３・・・・・・ガス流出管へ供給するＮ２ガ
スの流量計、１０４・・・・・・ガス流出管へＮ２ガス
を供給する為に設けられたガス管。
発明の一実施例における減圧気相成長装置の概略図であ
る。 １０１・・・・・・成長管、１０２・・・・・・ガス流
出管、１０３・・・・・・ガス流出管へ供給するＮ２ガ
スの流量計、１０４・・・・・・ガス流出管へＮ２ガス
を供給する為に設けられたガス管。
Claims (1)
- １端が細くしぼられた気相成長の為の成長管と、前記成
長管の外側に前記成長管と２重構造になるように設けら
れ、且つ前記成長管に沿って細くしぼられた１端は前記
成長管のしぼり込捷れた先端の外側迄のびているガス流
出管とを有し、前記ガス流出管内にガスを流すことによ
り、前記成長管内部を減圧状態にすることを特徴とする
減圧気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10513983A JPS59232990A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 減圧気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10513983A JPS59232990A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 減圧気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59232990A true JPS59232990A (ja) | 1984-12-27 |
Family
ID=14399415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10513983A Pending JPS59232990A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 減圧気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59232990A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01183113A (ja) * | 1988-01-18 | 1989-07-20 | Fujitsu Ltd | 気相成長装置 |
| EP0851467A2 (en) * | 1996-12-30 | 1998-07-01 | MEMC Electronic Materials, Inc. | Method and system for monocrystalline epitaxial deposition |
| CN109423695A (zh) * | 2017-08-31 | 2019-03-05 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 掺杂源供应管路及化学气相沉积系统 |
| CN113265647A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-17 | 浙江大学杭州国际科创中心 | 一种二维材料制备方法 |
-
1983
- 1983-06-13 JP JP10513983A patent/JPS59232990A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01183113A (ja) * | 1988-01-18 | 1989-07-20 | Fujitsu Ltd | 気相成長装置 |
| EP0851467A2 (en) * | 1996-12-30 | 1998-07-01 | MEMC Electronic Materials, Inc. | Method and system for monocrystalline epitaxial deposition |
| EP0851467A3 (en) * | 1996-12-30 | 1999-09-29 | MEMC Electronic Materials, Inc. | Method and system for monocrystalline epitaxial deposition |
| CN109423695A (zh) * | 2017-08-31 | 2019-03-05 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 掺杂源供应管路及化学气相沉积系统 |
| CN109423695B (zh) * | 2017-08-31 | 2021-06-04 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 掺杂源供应管路及化学气相沉积系统 |
| CN113265647A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-17 | 浙江大学杭州国际科创中心 | 一种二维材料制备方法 |
| CN113265647B (zh) * | 2021-05-28 | 2023-04-11 | 浙江大学杭州国际科创中心 | 一种二维材料制备方法 |
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