JPS6012776B2 - 化合物半導体の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液相ェピタキシヤル法により基板結晶の上に
一層、もしくはそれ以上の半導体層を成長させる装置に
関するものである。

従釆し化合物半導体を液相ェピタキシヤル法により成長
させる場合、その半導体の組成成分、および所望の電気
的特性を得るために添加する不純物元素を同時に成長用
装置に装填し、それを石英反応管内に設置せしめたあと
、十分に精製した水素ガス或はアルゴンガスにより成長
雰囲気のガス置換をし、所定の温度まで加熱昇温後、一
定の降溢遠で冷却し成長を行なっていた。

その場合、例えば成長溶液中もしくは成長雰囲気に酸素
が存在すると、所望特性の半導体層が得られなかったり
良質な結晶が得られないのは周知の通りである。殊に、
Ｎを含む半導体層を成長する場合、酸素の存在が例え徴
量であっても上記結果は箸るしく患い。これらの対策と
して、成長反応物質を熱処理するのは有効な方法である
が、これらの装置及び手段で有効なものは少ない。

例えば、侍関昭４８‐９０１９ぴ号に明示されている成
長装置を用いることは有効ではあるが、またそれなりの
厳しい問題点を含む。第１図に上記公開特許出願に明示
されている装置の一例を示す（但し、一層成長用装置と
して書き改めている）が、耐熱性材料でできたボート１
に通路３，４を設け、その通路の中を沼動体２，５が摺
動できるようにしてある。更にポートの一部に穴２１，
３１を設け、摺動体２により半導体材料を含む溶融金属
溶媒、亦は溶融金属溶液７を装填する部分と、その他の
半導体材料６を装填する部分とに仕切り、摺動体５の一
部に基板結晶８が装填できるようになっている。成長時
は、加熱昇温後摺動体２を矢印２２の方向へ摺敷し、半
導体材料６を金属溶媒或は金属溶液７に落ち込ますこと
により成長溶液を混成し、その後摺動体５を矢印３２の
方向に摺動することにより基板結晶８と成長溶液が接触
し、成長が可能となる。しかし、第１図に示すような装
置では、金属溶媒或は金属溶液７が装填される雰囲気の
ガス置換が困難であり、またこれらの溶媒或は溶液に含
まれる酸化物等の除去に対しても有効ではない。例えば
、（Ｇａ・ＡＩ）Ａｓを成長する場合に、金属ガリウム
を第１図７の位置に、Ａｓ源としてのＧａ＄、山、不純
物元素等を第１図６の位置に装填した場合、金属ガリウ
ム及びその雰囲気中の酸素の除去は上記理由により困難
でありＡＩ酸化物の生成を防止できない。更にＡＩのよ
うに低融点（約６６０００）物質を含む場合、これらの
物質は成長温度に達するまでに融解し摺動体２に彼着す
るためも所望組成且つ、所望電気的特性の（Ｇａ・Ｎ）
Ａｓ層を得ることは著るしく困難である。本発明の目的
は上記問題点を解決し、良質な結晶が成長できる液相ェ
ピタキシャル装置を提供することにある。以下、本発明
を実施例により詳細に説明する。

第２図に本発明による液相ェピタキシャル装置の一例を
示す。第２図に示す装置のいずれの部分も耐熱性グラフ
アィトにより加工されており、装置９は一部に金属溶媒
或は金属溶液７を装填する穴４１と、別の穴５１を設け
、装置１０の上を図面の横方向に自由に摺動することが
できる。装置１０は、上記金属溶媒或は金属溶液に含ま
れぬ半導体材料６を装填する穴５１に合わせて設け、更
に摺動体１１の通路１２及び基板結晶８を装填する穴を
設けてある。成長に際しては加熱昇温後十分に放置して
、装置９を矢印４２の方向に摺動し半導体材料６と７と
を混合ならしめ成長溶液を合成する。成長溶液混成後、
更に十分に放置して一定の降温速度で冷却を始め、所定
の温度に達した後「摺動体１１を矢印５２の方向へ摺動
し基板結晶と成長溶液を接触させ、成長を行なう。次に
、実際にＧａ磯上に（Ｇａ・Ｎ）Ａｓを成長した場合の
実験結果について述べる。

第２図の穴４１に９９．９９９９％の金属カリウムを、
穴５１にＡｓ源としてアンドープでキャリャ濃度３×１
び６肌‐３のＧａＡｓ、９９。９９９％のＮを装填し、
基板結晶としてはＣｒドープの半絶縁性ＣａＡｓゥェー
ハ（面方位は｛１００｝）を用いる。

基板結晶は、トリクロールエチレンにより十分洗浄後、
日２Ｓ０４／日２０２／比○の混合比が４：１：１の２
０ｑｏに保持した腐蝕溶液にてｉ■ご間処理し、純水で
十分洗浄し、最後にメチルアルコールで洗浄して素速く
乾燥したものを、装置を反応管内に装填する直前に装填
する。装置を反応管内に装填したあと、十分に精製した
水素ガスにより１時間成長雰囲気のガス置換を行ない、
成長装置を８２０こ０まで加熱昇温する。８２０ｏｏに
達したあとはそのままの状態で約１時間熱処理し、その
後装置９を第２図の矢印４２の方向に階動し成長溶液を
混成せしめたあと再び約１時間放置する。

その後、毎分１℃の温度降下速度で冷却し、８１０ｏｏ
に達した時第１図の装置１ １を矢印５２の方向に摺動
し基板結晶と成長溶液を接触させ成長を行なう。３０分
成長後、炉の電源を切り成長装置を自然冷却する。

こうして成長した（ＧａＱＡＩ）Ａｓの表面状態はＡＬ
酸化物による汚染もなく良質な成長面を提する。更に電
気的特性では、Ｘ＾１＾ｓ＝０．１（Ｘ＾１＾ｓは（Ｇ
ａＮ）偽中の山Ａｓのモル分率）のもので残留不純物に
よるキャリャ濃度は５×１び５伽‐３以下、電子移動度
は４０００の′Ｖ・ｓｅｃ以上と非常に高品質の結晶が
得られている。以上、本発明について詳しく説明してき
たが、第２図はその一例にしか過ぎず、成長溶液混成後
その成長溶液と基板結晶を接触させるため装置１１を固
定し装置１０を摺動可能ならしめた場合も同じ効果を発
揮しうる。

更に、成長する結晶も（Ｇａ・ＡＩ）Ａｓに限らず、ｍ
−Ｖ族化合物半導体の液相ェピタキシャル成長を行なう
場合、その結晶性の向上に多大な効果をもたらすもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は化合物半導体の主組成成分である金属溶媒或は
金属溶液とそれらに含まれぬ組成成分を分離した従来の
液相ェピタキシャル装置の一例の断面図を示し、第２図
は本発明の一実施例の装置の断面図を示す。 １・・・・・・耐熱ボート、２・・・・・・摺動体、３
，４・・・…摺動体通路、５…・・・摺動体、６・・・
…半導体材料、７・・…・金属溶媒或は金属溶液、８・
・…・基板結晶、９，１０・・・・・・耐熱ボード、１
１…・・・摺動体、１２…・・・摺動体通路、２１，３
１，４１および５１・・・・・・穴。 多′図 努ど図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 化合物半導体の主組成分である金属溶媒、亦は該半
   導体の他の組成成分を含む金属溶液を予じめ装填する第
   １の穴を有した第１の治具と、該治具の下に設けた該金
   属溶媒或は該金属溶液に含まれぬ上記半導体の組成成物
   を装填する穴を有した第２の治具と、該治具の下に設け
   た基板結晶を装填する穴を有した第３の治具により構成
   される液相エピタキシヤル装置であって、上記第１およ
   び第３の治具は、それぞれ上記第２の治具に対して摺動
   せしめたところの化合物半導体の製造装置において、上
   記第１の治具に、上記第２の治具の半導体の装填用の穴
   に合わせた第２の穴を設けせしめたことを特徴とする化
   合物半導体の製造装置。