JPS593099A - 化合物半導体結晶成長法 - Google Patents
化合物半導体結晶成長法Info
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- 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
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- 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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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、化合物半導体結晶の気相成長法の改良に関す
る。
る。
ＧａＡｓ 又はＩｎＰ等の基板上へのＡｔＧａＡｓ
＞ＡｔＧａＡｓＰ 、 工ＨＧａＡｓ 又はＩｎＧ
ａＡｓＰ等のエピタキシャル成長は、半導体レーザー、
光検出器あるいは超格子の実現による新機能デバイス等
の実現のため、最近その重要性を増してきている０この
ような化合物半導体の気相エピタキシャル技術の１つと
して、有機金属化合物とアルシン又はホスフィン等との
熱分解反応を利用したＭＯＯＶＤ法が従来性われてきて
いる。しかしながら、この従来法には下記するような欠
点があった。以下、理解を容易とするために、■ｎＰ基
板上にＩｎＧａＡｓＰの成長を行う場合について説明す
る。
＞ＡｔＧａＡｓＰ 、 工ＨＧａＡｓ 又はＩｎＧ
ａＡｓＰ等のエピタキシャル成長は、半導体レーザー、
光検出器あるいは超格子の実現による新機能デバイス等
の実現のため、最近その重要性を増してきている０この
ような化合物半導体の気相エピタキシャル技術の１つと
して、有機金属化合物とアルシン又はホスフィン等との
熱分解反応を利用したＭＯＯＶＤ法が従来性われてきて
いる。しかしながら、この従来法には下記するような欠
点があった。以下、理解を容易とするために、■ｎＰ基
板上にＩｎＧａＡｓＰの成長を行う場合について説明す
る。
成長は、６００℃〜７００℃程度に加熱した工ｎＰ基板
上に水素で希釈したトリエチルインジウム〔Ｉｎ（Ｃｚ
Ｈｓ）３、以下ＴＥＩと略記する〕、トリエチルガリウ
ム’（Ｇａ（Ｃ＋Ｈｓ）ａ、以下ＴＫＧと略記スる〕、
アルシン（Ａ８Ｈ３）、ホスフィン（ＰＨ３）を導入し
、熱分解反応を生じさせて行っている。
上に水素で希釈したトリエチルインジウム〔Ｉｎ（Ｃｚ
Ｈｓ）３、以下ＴＥＩと略記する〕、トリエチルガリウ
ム’（Ｇａ（Ｃ＋Ｈｓ）ａ、以下ＴＫＧと略記スる〕、
アルシン（Ａ８Ｈ３）、ホスフィン（ＰＨ３）を導入し
、熱分解反応を生じさせて行っている。
これを添付図面の第１図により具体的に説明する。第１
図は従来の化合物半導体結晶成長装置の概略図である。
図は従来の化合物半導体結晶成長装置の概略図である。
第１図において、符号１は反応容器、２はサセプタ、５
はサセプタホルダ、４はワークコイル、５は冷却水導入
口、６は冷却水排出口、７は基板、８及び９はノズル、
１０は排気口を意味する０第１図において、エピタキシ
ャル成長に当ってはサセプタ２上で高周波誘導加熱する
ワークコイル４によって加熱されたＩｎＰ基板７上に、
給気管８からＴＥ工及びＴＥＧを、給気管９からＡｓＨ
３及びＰＨ，ｉそれぞれ水素で希釈して反応室に導入す
る。エピタキシャル成長層の組成、戸厚を均一にするた
めにはこれらのガスが基板上に達ヂる前に十分に混合さ
れる必要があるが、エピタキシャル成長温度以下でもＴ
Ｂ工とＡＳＨ３あるいはＰＨ３が反応して中間反応生成
物が生成し、基板結晶上でのエピタキシャル膜の組成制
御が十分にできず、また結晶性や表面状態が悪くなると
いう問題があった。
はサセプタホルダ、４はワークコイル、５は冷却水導入
口、６は冷却水排出口、７は基板、８及び９はノズル、
１０は排気口を意味する０第１図において、エピタキシ
ャル成長に当ってはサセプタ２上で高周波誘導加熱する
ワークコイル４によって加熱されたＩｎＰ基板７上に、
給気管８からＴＥ工及びＴＥＧを、給気管９からＡｓＨ
３及びＰＨ，ｉそれぞれ水素で希釈して反応室に導入す
る。エピタキシャル成長層の組成、戸厚を均一にするた
めにはこれらのガスが基板上に達ヂる前に十分に混合さ
れる必要があるが、エピタキシャル成長温度以下でもＴ
Ｂ工とＡＳＨ３あるいはＰＨ３が反応して中間反応生成
物が生成し、基板結晶上でのエピタキシャル膜の組成制
御が十分にできず、また結晶性や表面状態が悪くなると
いう問題があった。
本発明は、これらの欠点を解決するため、原料化合物ガ
スの混合を抑制して、良好な化合物半導体のエピタキシ
ャル結晶成長をさせることを特徴とし、その第１の目的
は従来技術のような中間反応生成物の生成を抑止するに
あり、第２の目的は、一時に処理し得るウエノ・枚数を
多くシ、エピタキシャル成長コストの低減を図る方法及
び装置を提供することにある０ すなわち、本発明を概説すれば、本発明の第１の発明は
、２種以上の元素の化合物からなる化合物半導体のエピ
タキシャル結晶成長に際し、該化合物半導体を構成する
２種以上の元素の各原料化合物ガスを反応させて単結晶
を成長させる化合物半導体結晶成長法において、該原料
化金物ガスを時系列的に分離して順次反応室内に導入す
ることを繰返すことにより所望の組成の化合物半導体結
晶をエピタキシャル結晶成長させることを特徴とする化
合物半導体結晶成長法に関する。
スの混合を抑制して、良好な化合物半導体のエピタキシ
ャル結晶成長をさせることを特徴とし、その第１の目的
は従来技術のような中間反応生成物の生成を抑止するに
あり、第２の目的は、一時に処理し得るウエノ・枚数を
多くシ、エピタキシャル成長コストの低減を図る方法及
び装置を提供することにある０ すなわち、本発明を概説すれば、本発明の第１の発明は
、２種以上の元素の化合物からなる化合物半導体のエピ
タキシャル結晶成長に際し、該化合物半導体を構成する
２種以上の元素の各原料化合物ガスを反応させて単結晶
を成長させる化合物半導体結晶成長法において、該原料
化金物ガスを時系列的に分離して順次反応室内に導入す
ることを繰返すことにより所望の組成の化合物半導体結
晶をエピタキシャル結晶成長させることを特徴とする化
合物半導体結晶成長法に関する。
また、本発明の第２の発明株、２種以上の元素の化合物
からなる化合物半導体のエピタキシャル結晶成長に際し
、該化合物半導体を構成する２種以上の元素の各原料化
合物ガスを反応室内で反応させて単結晶を成長させる化
合物半導体結晶成長法において、反応室に導入する該原
料化合物ガスの混合ガスが、上記化合物半導体を構成す
る元素のうちの少なくとも１種の元素の原料化合物ガス
を含まない第１の混合ガスと、該第１の混合ガス中に含
有されている原料化合物ガスのうちの少なくとも１種の
原料化合物ガスを含まない第２の混合ガスの少なくとも
２種類若しくはそれ以上の混合ガスを、時系列的にそれ
ぞれ分離して反応室内に導入することを繰返すことによ
り千ピタキシャル結晶成長させることを特徴とする化合
物半導体結晶成長法に関する。
からなる化合物半導体のエピタキシャル結晶成長に際し
、該化合物半導体を構成する２種以上の元素の各原料化
合物ガスを反応室内で反応させて単結晶を成長させる化
合物半導体結晶成長法において、反応室に導入する該原
料化合物ガスの混合ガスが、上記化合物半導体を構成す
る元素のうちの少なくとも１種の元素の原料化合物ガス
を含まない第１の混合ガスと、該第１の混合ガス中に含
有されている原料化合物ガスのうちの少なくとも１種の
原料化合物ガスを含まない第２の混合ガスの少なくとも
２種類若しくはそれ以上の混合ガスを、時系列的にそれ
ぞれ分離して反応室内に導入することを繰返すことによ
り千ピタキシャル結晶成長させることを特徴とする化合
物半導体結晶成長法に関する。
更に本発明の第５の発明は、２種以上の元素の原料化合
物ガスを反応させて２種以上の元素の化合物からなる化
合物半導体全気相エピタキシャル成長させるに当り、反
応室を仕切板によシ仕切られた複数の副反応室に分割し
、各副反応室内に順次エピタキシャル成長基板を導入し
て所望の組成を有する結晶を成長させる化合物半導体結
晶成長法において、各副反応室に流入する原料化合物ガ
ス中には、所望の化合物半導体の構成元素のうちの少な
くとも１種の元素の原料化合物ガスを含有させないが、
全体として所望の組成を有する結晶をうるように順次反
応を行ってエピタキシャル成長させることを特徴、とす
る化合物半導体結晶成長法に関する。
物ガスを反応させて２種以上の元素の化合物からなる化
合物半導体全気相エピタキシャル成長させるに当り、反
応室を仕切板によシ仕切られた複数の副反応室に分割し
、各副反応室内に順次エピタキシャル成長基板を導入し
て所望の組成を有する結晶を成長させる化合物半導体結
晶成長法において、各副反応室に流入する原料化合物ガ
ス中には、所望の化合物半導体の構成元素のうちの少な
くとも１種の元素の原料化合物ガスを含有させないが、
全体として所望の組成を有する結晶をうるように順次反
応を行ってエピタキシャル成長させることを特徴、とす
る化合物半導体結晶成長法に関する。
本発明は、原料化合物ガスの混合を抑制するため、ＴＥ
Ｉ、ＴＫＧ 、 ＡｓＨ３及びＰＨ３をそれぞれ時間的
に別別に間欠的に反応室内に導入するものである。
Ｉ、ＴＫＧ 、 ＡｓＨ３及びＰＨ３をそれぞれ時間的
に別別に間欠的に反応室内に導入するものである。
例えば、最初にＴＥＩを含む水素ガスを導入し、基板上
にインジウムを吸着させ、次にＴＥＩ全停止してＡｓＨ
３を導入し、次にＡｓＴ（３’に停止してＴＫＧ ｉ導
入し、次゛にＴＥＧ ｉ停止してＰＨ３ｉ導入し、更に
ＰＨ３ｉ停止後に、またＴＥＩ ｌ導入する。
にインジウムを吸着させ、次にＴＥＩ全停止してＡｓＨ
３を導入し、次にＡｓＴ（３’に停止してＴＫＧ ｉ導
入し、次゛にＴＥＧ ｉ停止してＰＨ３ｉ導入し、更に
ＰＨ３ｉ停止後に、またＴＥＩ ｌ導入する。
以下同様なサイクルを繰返す、との−サイクルの間に基
板上に吸着される各元素の原子の数がエピタキシャル単
結晶の成長に適当に゛なるように各ガス流量、ガス供給
時間を設定すれば、吸着原子が基板上で表面拡散し、キ
ンクに達して、結晶格子位置に収まシ結晶成長が進行す
る。
板上に吸着される各元素の原子の数がエピタキシャル単
結晶の成長に適当に゛なるように各ガス流量、ガス供給
時間を設定すれば、吸着原子が基板上で表面拡散し、キ
ンクに達して、結晶格子位置に収まシ結晶成長が進行す
る。
本発明方法によれば、成長に用いる複数の原料化合物ガ
スを時系列的に分離して基板面上に到達させるので、以
下に挙げる効果が奏せられる。
スを時系列的に分離して基板面上に到達させるので、以
下に挙げる効果が奏せられる。
第１の効果は混合することにより中間反応生成物を生成
し、エピタキシャル単結晶成長に悪影響を及ばずような
原料化合物の混合が防止でき、したがって結晶性、表面
状態の良い単結晶を容易に成長でき１、更に組成制御、
不純物濃度制御が広い範囲にわたってできることにある
。
し、エピタキシャル単結晶成長に悪影響を及ばずような
原料化合物の混合が防止でき、したがって結晶性、表面
状態の良い単結晶を容易に成長でき１、更に組成制御、
不純物濃度制御が広い範囲にわたってできることにある
。
第２の効果は多くの基板をサセプタ上に並べることがで
きるので量産が可能となり、製造コストの大幅な低減が
図れることにある。
きるので量産が可能となり、製造コストの大幅な低減が
図れることにある。
以下、添付図面によって本発明の実施の態様を詳細に説
明する０説明は、理解を容易にするために、ＴＥＩ、
ＴＢＧ’、ＡＥＩＨ３及びＰＨ３を用いる場合について
行ったが、本発明はこれらに限定されるものではない０ まず、第２図に基づいて本発明方法による結晶成長手順
を説明する。第２図は、本発明方法で使用する化合物半
導体エピタキシャル結晶装置の一例の概略図である。
明する０説明は、理解を容易にするために、ＴＥＩ、
ＴＢＧ’、ＡＥＩＨ３及びＰＨ３を用いる場合について
行ったが、本発明はこれらに限定されるものではない０ まず、第２図に基づいて本発明方法による結晶成長手順
を説明する。第２図は、本発明方法で使用する化合物半
導体エピタキシャル結晶装置の一例の概略図である。
第２図において、符号１〜１０は第１図と同義であり、
１２１〜１２６は流量調整器（マスフローコントローラ
、以下、ＭＦＣと略記する）、１６１〜１５８はバルブ
、１４１及び１４２はバブラー、１４５及び１４４はボ
ンベを意味する０ サセプタ２上に基板７を載せ、ワークコイル４に高周波
電流を流してサセプタ２を加熱し、基板７の温度を所定
の温度にする０反応室内、すなわち反応容器１内には、
ＭＦＣ１２１，１２２を通じて水素ガス゛を流しておく
。その間、バルブ１５２．１５１．１５５．１５６．１
５７．１５８は閉じておく。バルブ、１５１及び１５４
は、閉じておいてもよく、また開いて適量の水素ガスを
流しておいてもよい。反応室内が十分に水素ガスで置換
され、かつ基板温度が所定の温度に達した後、第１の工
程として、バルブ１５１を閉じ、バルブ１６２．１５５
を開いて、所定の温度になるように温度制御されたＴｌ
ｌＣｌ中に水素をバルブさせ所定のＴＥＩを含む水素ガ
スをノズル８全通して反応室内に導入する０基板に接し
たＴＫＩは熱分解し、インジウムが基板表面に吸着する
０次にバルブ１５２．１５５ｉ閉じた後、第２の工程と
して、バルブ１５７を開いて、ＭＰＣ１２５によって調
整されたＡｓＨ３ｋ含む水素ガスをノズル９から反応室
内に導入し、基板表面上に、ヒ、素を吸着させる。バル
ブ１５２、１５５を閉じてＴＥＩを停止した後、しばら
Ｘ時間をおき、ＴＥＩが排気口１０から排出されて反応
室内にほとんど残留しない状態になってから、バルブ１
５７を開きＡｓＨ３を導入すると、中間反応生成物が生
成せずよシ好ましい。以後同様にバルブ１５７を閉じた
後、第５の工程として、バルブ１５４を閉じ、バルブ１
５５．１３６を開いてＴＥＧを含む水素ガスを反応室内
に導入し、次にバルブ１５５．１５６ｉ閉じてＴＥＧ
−ｉ停止した後、第４の工程として、バルブ１５８を開
いてＰＨ３を反応室内に導入し所定の時間後パルプ１５
８を閉じる。これら第１〜第４の工程により基板表面に
吸着したインジウム、ヒ素、ガリ゛ウム、リンはそれぞ
れ原子の状態あるいは原子間の結合物の状態で基板上を
表面拡散し、結晶成長のキンクに達して結晶格子位置に
収まり結晶成長が進行する。結晶成長層の厚さが所望の
値に達するまで、上記第１〜第４の工程を繰返すことに
より所望のエピタキシャル結晶成長をすることができる
。不純物の添加を要する場合は当該不純物化合物を含む
水素ガスを流すガス系統を一ライン追加し、第５の工程
として、該不純物化合物を含むガスを流す工程を付加し
、第１〜第５の工程゛を繰返せばよい。更に多くの元素
を含むエピタキシャル結晶層を成長させたい場合は、同
様にガス系統、及び工程を付加していけばよいことは明
らかである。例えば亜鉛を添加したい場合はグメチル亜
鉛、ジエチル亜鉛等を、−カドミウムを添加したい場合
はジメチルカドミウム、クエチルカド、ミウム等を含ん
だガスを流せばよい。その他、アルミニウム、スズ、ア
ンチモン、硫黄、セレン、テルル等種種の元素について
も同様である。
１２１〜１２６は流量調整器（マスフローコントローラ
、以下、ＭＦＣと略記する）、１６１〜１５８はバルブ
、１４１及び１４２はバブラー、１４５及び１４４はボ
ンベを意味する０ サセプタ２上に基板７を載せ、ワークコイル４に高周波
電流を流してサセプタ２を加熱し、基板７の温度を所定
の温度にする０反応室内、すなわち反応容器１内には、
ＭＦＣ１２１，１２２を通じて水素ガス゛を流しておく
。その間、バルブ１５２．１５１．１５５．１５６．１
５７．１５８は閉じておく。バルブ、１５１及び１５４
は、閉じておいてもよく、また開いて適量の水素ガスを
流しておいてもよい。反応室内が十分に水素ガスで置換
され、かつ基板温度が所定の温度に達した後、第１の工
程として、バルブ１５１を閉じ、バルブ１６２．１５５
を開いて、所定の温度になるように温度制御されたＴｌ
ｌＣｌ中に水素をバルブさせ所定のＴＥＩを含む水素ガ
スをノズル８全通して反応室内に導入する０基板に接し
たＴＫＩは熱分解し、インジウムが基板表面に吸着する
０次にバルブ１５２．１５５ｉ閉じた後、第２の工程と
して、バルブ１５７を開いて、ＭＰＣ１２５によって調
整されたＡｓＨ３ｋ含む水素ガスをノズル９から反応室
内に導入し、基板表面上に、ヒ、素を吸着させる。バル
ブ１５２、１５５を閉じてＴＥＩを停止した後、しばら
Ｘ時間をおき、ＴＥＩが排気口１０から排出されて反応
室内にほとんど残留しない状態になってから、バルブ１
５７を開きＡｓＨ３を導入すると、中間反応生成物が生
成せずよシ好ましい。以後同様にバルブ１５７を閉じた
後、第５の工程として、バルブ１５４を閉じ、バルブ１
５５．１３６を開いてＴＥＧを含む水素ガスを反応室内
に導入し、次にバルブ１５５．１５６ｉ閉じてＴＥＧ
−ｉ停止した後、第４の工程として、バルブ１５８を開
いてＰＨ３を反応室内に導入し所定の時間後パルプ１５
８を閉じる。これら第１〜第４の工程により基板表面に
吸着したインジウム、ヒ素、ガリ゛ウム、リンはそれぞ
れ原子の状態あるいは原子間の結合物の状態で基板上を
表面拡散し、結晶成長のキンクに達して結晶格子位置に
収まり結晶成長が進行する。結晶成長層の厚さが所望の
値に達するまで、上記第１〜第４の工程を繰返すことに
より所望のエピタキシャル結晶成長をすることができる
。不純物の添加を要する場合は当該不純物化合物を含む
水素ガスを流すガス系統を一ライン追加し、第５の工程
として、該不純物化合物を含むガスを流す工程を付加し
、第１〜第５の工程゛を繰返せばよい。更に多くの元素
を含むエピタキシャル結晶層を成長させたい場合は、同
様にガス系統、及び工程を付加していけばよいことは明
らかである。例えば亜鉛を添加したい場合はグメチル亜
鉛、ジエチル亜鉛等を、−カドミウムを添加したい場合
はジメチルカドミウム、クエチルカド、ミウム等を含ん
だガスを流せばよい。その他、アルミニウム、スズ、ア
ンチモン、硫黄、セレン、テルル等種種の元素について
も同様である。
また、以上の説明においては、各成分全台むガスを同時
に反応室内に供給しない場合について説明したが、混合
することにより結晶成長に悪影響を及ぼすことがない成
分については混合して反応室内に導入してもよい。例え
ば第２図に示したエピタキシャル結晶成長装置において
、ＴＥＧ ＸＰＨ３は結晶盛長中常時流しておき、混合
により問題が生じるｌ工とＡｓＨ３ｋ交互に反応室内に
導入しても良好なエピタキシャル結晶成長をすることが
できる〇 第２図の成長装置においては、ガスラインの一部が一部
の成分のガスについて共通となるようなガス配管系を示
したが、全系統について、反応室内に入る前に共ｊｌと
なり、又は各系統ごとに別別に反応室内に導入するよう
な配管系にしてもよいことは当然である。
に反応室内に供給しない場合について説明したが、混合
することにより結晶成長に悪影響を及ぼすことがない成
分については混合して反応室内に導入してもよい。例え
ば第２図に示したエピタキシャル結晶成長装置において
、ＴＥＧ ＸＰＨ３は結晶盛長中常時流しておき、混合
により問題が生じるｌ工とＡｓＨ３ｋ交互に反応室内に
導入しても良好なエピタキシャル結晶成長をすることが
できる〇 第２図の成長装置においては、ガスラインの一部が一部
の成分のガスについて共通となるようなガス配管系を示
したが、全系統について、反応室内に入る前に共ｊｌと
なり、又は各系統ごとに別別に反応室内に導入するよう
な配管系にしてもよいことは当然である。
バルブの開閉の制御、ＭＦＧ！の流量の制御は電子計算
器を使ったコントロー、５あるいはシーケンサによシ容
易に制御することができる。
器を使ったコントロー、５あるいはシーケンサによシ容
易に制御することができる。
第２図の装置において、ＴＥＩの温度を２４℃、ＴＥＧ
の温度を一２℃、ＭＦＯｌ ２１．１２２を流れる水素
の流量は、それぞれ１１７分とし、第１の工程でＴＦｊ
Ｉバブラー１４１に流す水素の流量１５ｃｃ／分で、時
間は５秒、第２の工程では、水素で１０％に希釈したＡ
ｓ Ｈ３を１５０ ｃｃ／分で１０秒、第６の工程では
ＴＥＧバブラー１４２に水素１１ｃｃ／分 で５秒、第
４の工程では水素で１０チに希釈したＰＨ３ｋ ５６０
７分で１０秒としてこれらの工程を２４０回繰返してＩ
ｎＰ基板に格子整合した約０．２ ｆｉｍ のＩｎＯ，
７２ＧａＯ，２８Ａ８０．６”ＩＩＬ４を得ることがで
きた。なお、各工程の間に５秒間水素のみを流す時間を
設けた。得られたＩｎＧａＡｓＰの表面は良好な鏡面に
なっており、結晶性にも問題はなかった。
の温度を一２℃、ＭＦＯｌ ２１．１２２を流れる水素
の流量は、それぞれ１１７分とし、第１の工程でＴＦｊ
Ｉバブラー１４１に流す水素の流量１５ｃｃ／分で、時
間は５秒、第２の工程では、水素で１０％に希釈したＡ
ｓ Ｈ３を１５０ ｃｃ／分で１０秒、第６の工程では
ＴＥＧバブラー１４２に水素１１ｃｃ／分 で５秒、第
４の工程では水素で１０チに希釈したＰＨ３ｋ ５６０
７分で１０秒としてこれらの工程を２４０回繰返してＩ
ｎＰ基板に格子整合した約０．２ ｆｉｍ のＩｎＯ，
７２ＧａＯ，２８Ａ８０．６”ＩＩＬ４を得ることがで
きた。なお、各工程の間に５秒間水素のみを流す時間を
設けた。得られたＩｎＧａＡｓＰの表面は良好な鏡面に
なっており、結晶性にも問題はなかった。
第５図は本発明方法を実施するための装置の他の一例を
示す概略図である。第５図イは該装置の断面図及びガス
系統図である。第６図イにおいて、１〜４．７〜１０，
１４１〜１４４及びＭＦＯは第２図と同義であり、１１
及び１２はノズル、１５は仕切板、１４は上蓋板、１５
は側壁板１１６はペルジャー、１７はワークヨイルカバ
ー、そして、２２１〜２２８はＭＦＣ。
示す概略図である。第５図イは該装置の断面図及びガス
系統図である。第６図イにおいて、１〜４．７〜１０，
１４１〜１４４及びＭＦＯは第２図と同義であり、１１
及び１２はノズル、１５は仕切板、１４は上蓋板、１５
は側壁板１１６はペルジャー、１７はワークヨイルカバ
ー、そして、２２１〜２２８はＭＦＣ。
２５１〜２５８はバルブを意味する。
サセプタ２はグラファイト又はその上に石英板を載せた
ものでよい。ノズル８．９．１１及び１２からは、それ
ぞれＴＦｉ工、ＡｓＨ３、ＴＥＧ 。
ものでよい。ノズル８．９．１１及び１２からは、それ
ぞれＴＦｉ工、ＡｓＨ３、ＴＥＧ 。
ＰＨ３’ｉ水素ガスマ希釈して導入するが、該ノズルは
、例えば石英若しくはステンレス鋼により構成された仕
切板１５により仕切られており、基板７の置かれた反応
室では混合されない。なお、これらのガスの隔離をより
一層確実にするため、第６図イ中では、仕切板１５と一
体化された上蓋板１４及び側壁板１５が設けられている
。
、例えば石英若しくはステンレス鋼により構成された仕
切板１５により仕切られており、基板７の置かれた反応
室では混合されない。なお、これらのガスの隔離をより
一層確実にするため、第６図イ中では、仕切板１５と一
体化された上蓋板１４及び側壁板１５が設けられている
。
第５図口は、理解を容易とするために、第５図イにおい
て、ペルジャー１６、仕切板１５、上蓋板１４、側壁板
１５を取除いた、第５図イの反応容器１の部分拡大平面
図である。
て、ペルジャー１６、仕切板１５、上蓋板１４、側壁板
１５を取除いた、第５図イの反応容器１の部分拡大平面
図である。
第５図に示す装置においては、サセプタ２を、ノズル８
、？、１１及び１２のまわシに自転させる。ワークコイ
ル４に高周波電流を流して所定の温度に達した後、各ノ
ズル８．９２．１１及び１２から各成分ガスを反応室内
に導入する０ガス導入当初、ＴＫエガス雰囲気中にあっ
た基板は、サセプタの回転により、ＡｓＨ３、ＴＥＧ
ＸＰＨ３＼ＴＢＪ・・・と次次に各成分ガス雰囲気中を
通ることとなり、既述の機構により工ｎＧａＡｓＰが工
ｎＰ基板上にエピタキシャル成長層る。
、？、１１及び１２のまわシに自転させる。ワークコイ
ル４に高周波電流を流して所定の温度に達した後、各ノ
ズル８．９２．１１及び１２から各成分ガスを反応室内
に導入する０ガス導入当初、ＴＫエガス雰囲気中にあっ
た基板は、サセプタの回転により、ＡｓＨ３、ＴＥＧ
ＸＰＨ３＼ＴＢＪ・・・と次次に各成分ガス雰囲気中を
通ることとなり、既述の機構により工ｎＧａＡｓＰが工
ｎＰ基板上にエピタキシャル成長層る。
この方法によれば、一時に多数のウエノ・を処理するこ
とが可能となシ、エピタキシャル成長のコストヲ大幅に
゛低減することができる。
とが可能となシ、エピタキシャル成長のコストヲ大幅に
゛低減することができる。
第４図は、本発明方法で使用する反応容器内の仕切板、
上蓋板及び側壁板の他の一例を示した概略図であり、第
４図イはその底面図、第４図口は、第４図イのＡ −Ａ
’断面図である０第４図において、符号１５〜１５は第
５図イと同義であシ、１８は噴射口、１９は給ガス管を
意味する。
上蓋板及び側壁板の他の一例を示した概略図であり、第
４図イはその底面図、第４図口は、第４図イのＡ −Ａ
’断面図である０第４図において、符号１５〜１５は第
５図イと同義であシ、１８は噴射口、１９は給ガス管を
意味する。
第４図に示す装置では、各ガス成分の隔離を確実にする
ため、仕切板１５の下部の噴射口１８から水素をサセプ
タ上に噴射させている０給ガス管１９は、該噴射口１８
に水素全供給するためのものである。噴射角度は、サセ
プタに垂直にした場合を図示したが、これを傾斜させ、
サセプタの回転の効果を打消すこともできる０本実施の
態様の説明においても、ＴＥＩ、 ＴＥＧ。
ため、仕切板１５の下部の噴射口１８から水素をサセプ
タ上に噴射させている０給ガス管１９は、該噴射口１８
に水素全供給するためのものである。噴射角度は、サセ
プタに垂直にした場合を図示したが、これを傾斜させ、
サセプタの回転の効果を打消すこともできる０本実施の
態様の説明においても、ＴＥＩ、 ＴＥＧ。
ＡｓＨ３、ＰＨ３ｆそれぞれ独立に仕切板で仕切られた
別の反応室内に導く場合について説明したが、一部につ
いて共通化して、ノズル数の低減を図り、又は同一成分
ガスのノズルが複数になるようにしてもよい。
別の反応室内に導く場合について説明したが、一部につ
いて共通化して、ノズル数の低減を図り、又は同一成分
ガスのノズルが複数になるようにしてもよい。
したがって、ガス成分数あるいは一回転当りの一連のガ
スサイクル数に応じて、ノズル及び仕切板の数を増減で
きることは明らかである。
スサイクル数に応じて、ノズル及び仕切板の数を増減で
きることは明らかである。
以上説明においては、各成分ガスを希釈するキャリアガ
スあるいは各ガス成分の隔離のために噴射するガスとし
て水素を使用する場合についてのみ説明したが、その一
方又は双方をアルゴン、ヘリウム、窒素等の不活性ガス
としてもよい。
スあるいは各ガス成分の隔離のために噴射するガスとし
て水素を使用する場合についてのみ説明したが、その一
方又は双方をアルゴン、ヘリウム、窒素等の不活性ガス
としてもよい。
゛これまでＩｎＧａＡｓＰの単結晶成長にＴＥＩ、ＴＥ
Ｇ。
Ｇ。
ＰＨ３及びＡｌ３Ｈａ ｋ用いる場合について説明し
てきたが、トリメチルインジウム等のインジウム化合物
、トリメチルガリウム等のガリウム化合物、三塩化ヒ素
等のヒ素化合物、三塩化リン等のリン化合物を用いても
同様に単結晶成長できることは明らかである。
てきたが、トリメチルインジウム等のインジウム化合物
、トリメチルガリウム等のガリウム化合物、三塩化ヒ素
等のヒ素化合物、三塩化リン等のリン化合物を用いても
同様に単結晶成長できることは明らかである。
また用いる化合物を適当に選択することにより、工ｎＰ
、 ＧａＡｓ 、 ＩｎＧａＡｓ 、 ■ｎＡ
ｓＰ 、 ＧａＡｓＰ等の化合物半導体エピタキシャ
ル成長が可能であシ、更にアルミニ゛ウム化合物、アン
チモン化合物を用いることにより、ＧａＡｔＡｓ 、
ＧａＡｔＡｓＰ 。
、 ＧａＡｓ 、 ＩｎＧａＡｓ 、 ■ｎＡ
ｓＰ 、 ＧａＡｓＰ等の化合物半導体エピタキシャ
ル成長が可能であシ、更にアルミニ゛ウム化合物、アン
チモン化合物を用いることにより、ＧａＡｔＡｓ 、
ＧａＡｔＡｓＰ 。
Ｇａｒｂ 、 ＧａＡｓＳｂ等のエピタキシャル成長も
可能である。
可能である。
エピタキシャル成長の基板は工ｎＰの場合についてのみ
説明したがＧａＡｓ、ＧａＳｂ等あるいは成長層に格子
整合する他の材料についても適用可能なことは明らかで
ある。また多層へテロエピタキシャル成長等にも適用可
能である。
説明したがＧａＡｓ、ＧａＳｂ等あるいは成長層に格子
整合する他の材料についても適用可能なことは明らかで
ある。また多層へテロエピタキシャル成長等にも適用可
能である。
更に以上説明したようなＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタ
キシャル成長に限らず、ｎ−Ｖｌ族化合物半導体の成長
にも適用することができる。
キシャル成長に限らず、ｎ−Ｖｌ族化合物半導体の成長
にも適用することができる。
そして、以−ヒの説明は反応室内圧力が大気圧の場合に
ついてのみ行ったが、真空ポンプで排気することによシ
、低圧下での成長が行えることも明らかである〇 以上詳細に説明したように、本発明によれば、田中間反
応生成物の生成が防止でき、それ故良好な単結晶を容易
に成長できると共に各制御を広い範囲にわたって行うこ
とができる、（２）製造コストの大幅な低減が図れると
いう顕著な効果が奏せられる。
ついてのみ行ったが、真空ポンプで排気することによシ
、低圧下での成長が行えることも明らかである〇 以上詳細に説明したように、本発明によれば、田中間反
応生成物の生成が防止でき、それ故良好な単結晶を容易
に成長できると共に各制御を広い範囲にわたって行うこ
とができる、（２）製造コストの大幅な低減が図れると
いう顕著な効果が奏せられる。
第１図は従来の化合物半導体結晶成長装置の概略図、第
２図及び第５図イは本発明方法で使用する化合物半導体
エピタキシャル結晶成長装置の一例を示す概略図、第５
図口は第５図イの反応容器の部分拡大平面図、第４図は
第５図イにおける反応容器内の仕切板、上蓋板及び側壁
板の他の一例を示し、第４図イはその底面図、傘４図口
は第４図イのＡ −Ａ’断面図である。 １：反応容器、２：サセプタ、４：ワークコイル、７：
基板、８及び９：ノズル、１０：排気口、１１及び１２
：ノズル、１５：仕切板、１４：上蓋板、１５：側壁板
、１８：噴射口、１９：給ガス管、ＭＦＯ：流量調整器 第１図 第３図口 １０ 第１Ｊ−図イ 手続補正書（自発補正） 昭和５７年８月１５日 特許庁長官 若杉和夫 殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第１０９８９９号
２発明の名称 化合物半導体結晶成長法五補正なする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号名
称 （４２２） 日本電信電話公社代表者 真
藤 恒 住 所 東京都港区西新橋５丁目１５番８号西新橋中
央ビル３０２号電話（４５７）−５４６７氏 名
弁理士（７８５０） 中 本 宏（ほか１名） ｌ補正の内容 明細書の発明の詳細な説明の欄を下記のとおル補正する
・ （１） １５１細書第１０頁下から第８行の「パルプ
ｊ％：「パズル」と補正する口
２図及び第５図イは本発明方法で使用する化合物半導体
エピタキシャル結晶成長装置の一例を示す概略図、第５
図口は第５図イの反応容器の部分拡大平面図、第４図は
第５図イにおける反応容器内の仕切板、上蓋板及び側壁
板の他の一例を示し、第４図イはその底面図、傘４図口
は第４図イのＡ −Ａ’断面図である。 １：反応容器、２：サセプタ、４：ワークコイル、７：
基板、８及び９：ノズル、１０：排気口、１１及び１２
：ノズル、１５：仕切板、１４：上蓋板、１５：側壁板
、１８：噴射口、１９：給ガス管、ＭＦＯ：流量調整器 第１図 第３図口 １０ 第１Ｊ−図イ 手続補正書（自発補正） 昭和５７年８月１５日 特許庁長官 若杉和夫 殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第１０９８９９号
２発明の名称 化合物半導体結晶成長法五補正なする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号名
称 （４２２） 日本電信電話公社代表者 真
藤 恒 住 所 東京都港区西新橋５丁目１５番８号西新橋中
央ビル３０２号電話（４５７）−５４６７氏 名
弁理士（７８５０） 中 本 宏（ほか１名） ｌ補正の内容 明細書の発明の詳細な説明の欄を下記のとおル補正する
・ （１） １５１細書第１０頁下から第８行の「パルプ
ｊ％：「パズル」と補正する口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．２種以上の元素の化合物からなる化合物半導体のエ
ピタキシャル結晶成長に際し、該化合物半導体を構成す
る２種以上の元素の各原料化合物ガスを反応させて単結
晶を成長させる化合物半導体結晶成長法において、該原
料化合物ガスを時系列的に分離して順次反応室内に導入
することを繰返すことにより所望の組成の化合物半導体
結晶をエピタキシャル結晶成長させることを特徴とする
化合物半導体結晶成長法。 ２、゛２種以上の元素の化合物からなる化合物半導体の
エピタキシャル結晶成長に際し、該化合物半導体を構成
する２種以上の元素の各原料化合物ガスを反応室内で反
応させて単結晶を成長させる化合物半導体結晶成長法に
おいて、反応室に導入する該原料化合物ガスの混合ガス
が、上記化合物半導体を構成する元素のうちの少なくと
も１種の元素の原料化合物ガスを含まない第１の混合ガ
スと、該第１の混合ガス中に含有されている原料化合物
ガスのうちの少な゛ぐとも１種の原料化合物ガスを含′
まない第２の混合ガスの少なくとも２種類若しくはそれ
以上の混合ガスを、時系列的にそれぞれ分離して反応室
内に導入することを繰返すことによりエピタキシャル結
晶成長させることを特徴とする化合物半導体結晶成長法
０ ３．２種以上の元素の原料化合物ガスを反応させて２種
以上の元素の化合物からなる化合物半導体を気相エピタ
キシャル成長させるに当シ、反応室を仕切板によシ仕切
られた複数の副反応室に分割し、各副反応室内に順次エ
ピタキシャル成長基板を導入して所望の組成を有する結
晶を成長させる化合物半導体結晶成長法において、各副
反応室に流入する原料（ＩＩ、’合物ガス中には、所望
の化合物半導体の構成元素のうちの少なくとも１種の元
素の原料化合物ガスを含有させないが、全体として所望
の組成を有する結晶をうるように順次反応を行ってエピ
タキシャル成長させることを特徴とする化合物半導体結
晶成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10989982A JPS593099A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 化合物半導体結晶成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10989982A JPS593099A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 化合物半導体結晶成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS593099A true JPS593099A (ja) | 1984-01-09 |
| JPS6129915B2 JPS6129915B2 (ja) | 1986-07-10 |
Family
ID=14521977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10989982A Granted JPS593099A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 化合物半導体結晶成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS593099A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61158137A (ja) * | 1984-12-29 | 1986-07-17 | Sony Corp | ガスの流量制御装置 |
| JPS61275195A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体薄膜形成法 |
| JPH02166723A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-27 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体の成長方法 |
| JP2003502878A (ja) * | 1999-06-24 | 2003-01-21 | ナーハ ガジル、プラサード | 原子層化学気相成長装置 |
| EP1593755A1 (en) * | 2004-05-06 | 2005-11-09 | Renesas Technology Corp. | Film forming apparatus and method |
-
1982
- 1982-06-28 JP JP10989982A patent/JPS593099A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61158137A (ja) * | 1984-12-29 | 1986-07-17 | Sony Corp | ガスの流量制御装置 |
| JPS61275195A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体薄膜形成法 |
| JPH02166723A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-27 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体の成長方法 |
| JP2003502878A (ja) * | 1999-06-24 | 2003-01-21 | ナーハ ガジル、プラサード | 原子層化学気相成長装置 |
| EP1593755A1 (en) * | 2004-05-06 | 2005-11-09 | Renesas Technology Corp. | Film forming apparatus and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6129915B2 (ja) | 1986-07-10 |
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