JPS60180995A - 気相エピタキシヤル成長方法及び装置 - Google Patents
気相エピタキシヤル成長方法及び装置Info
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- JPS60180995A JPS60180995A JP3396384A JP3396384A JPS60180995A JP S60180995 A JPS60180995 A JP S60180995A JP 3396384 A JP3396384 A JP 3396384A JP 3396384 A JP3396384 A JP 3396384A JP S60180995 A JPS60180995 A JP S60180995A
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- Japan
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- vapor phase
- epitaxial growth
- trimethyl
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- phase epitaxial
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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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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】
技術分野
本発明は、化合物半導体の気相エピタキシャル成長によ
るヘテロ接合形成において、急峻な組成変化を持つヘテ
ロ接合ならびに組成ゆらぎの少ない混晶を作製する方法
及び装置に関するものである。
るヘテロ接合形成において、急峻な組成変化を持つヘテ
ロ接合ならびに組成ゆらぎの少ない混晶を作製する方法
及び装置に関するものである。
従来技術
従来のへテロ接合形成用気相エピタキシャル成長装置の
概略図を第１図に示す。この装置によれば加熱用ＲＦコ
イル１．基板２を支持し、ならびにとのＲＦコイル１に
よって加熱されるペデスタル６を備えた反応管４中に原
料化合物ガス等を導入するための導入管１０を設け、こ
の導入管１０に原料化合物ガスボンベ８を流量を制御す
るマスフローコントローラ８０を介して接続し、液体の
原料有機金属化合物の入ったボンベ５，６はパルプ１１
．１３を介して導入管１０に、パルプ１２．１４を介し
て排気側ライン２０に接続する。原料ガスを搬送するキ
ャリアガスボンベ９はキャリアカス純化装［９０＊マス
フローコントロー ラ５０ 、６０を介してｙｙ ｙ
ヘ５，６ Ｋ 接続し、またマスフローコントローラ１
００を介して導入管１０に接続する。このような装置を
用いてたとえば■−■族化合物半導体へテロ接合の一種
であるＡＬＧａＡ８−ＧａＡ８ヘテロ接合をＧαＡ８基
板上に成長させる場合について説明する。まずＡａＨＢ
の入っているボンベ８．トリメチルガリウムの入ってい
るボンベ５．トリメチルアルミの入っているボンベ６の
それぞれのパル゛プを開き、パルプ１３．１１を閉じ、
パルプ１４．１２を開いて排気側ライン２０に導く。次
にパルプ１２を閉じ１１を開いてトリメチルガリウムを
導入管１０を介してコイル１によって加熱された基板保
持ペデスタル５、ＧａＡａ基板２の入った反応管４に導
入され、ＧａＡ３基板２の上にＱ ａ Ａａが成長する
。続いてパルプ１４を閉じ１３を開いてトリメチルアル
ミを導入管１゜を介して反応管４に導入し１． ＡＬＧ
ａＡａを成長する。
概略図を第１図に示す。この装置によれば加熱用ＲＦコ
イル１．基板２を支持し、ならびにとのＲＦコイル１に
よって加熱されるペデスタル６を備えた反応管４中に原
料化合物ガス等を導入するための導入管１０を設け、こ
の導入管１０に原料化合物ガスボンベ８を流量を制御す
るマスフローコントローラ８０を介して接続し、液体の
原料有機金属化合物の入ったボンベ５，６はパルプ１１
．１３を介して導入管１０に、パルプ１２．１４を介し
て排気側ライン２０に接続する。原料ガスを搬送するキ
ャリアガスボンベ９はキャリアカス純化装［９０＊マス
フローコントロー ラ５０ 、６０を介してｙｙ ｙ
ヘ５，６ Ｋ 接続し、またマスフローコントローラ１
００を介して導入管１０に接続する。このような装置を
用いてたとえば■−■族化合物半導体へテロ接合の一種
であるＡＬＧａＡ８−ＧａＡ８ヘテロ接合をＧαＡ８基
板上に成長させる場合について説明する。まずＡａＨＢ
の入っているボンベ８．トリメチルガリウムの入ってい
るボンベ５．トリメチルアルミの入っているボンベ６の
それぞれのパル゛プを開き、パルプ１３．１１を閉じ、
パルプ１４．１２を開いて排気側ライン２０に導く。次
にパルプ１２を閉じ１１を開いてトリメチルガリウムを
導入管１０を介してコイル１によって加熱された基板保
持ペデスタル５、ＧａＡａ基板２の入った反応管４に導
入され、ＧａＡ３基板２の上にＱ ａ Ａａが成長する
。続いてパルプ１４を閉じ１３を開いてトリメチルアル
ミを導入管１゜を介して反応管４に導入し１． ＡＬＧ
ａＡａを成長する。
パルプ１１．１２および１３．１４の開閉は窒気作動に
よって同時に行なわれる。
よって同時に行なわれる。
解決すべき問題点
ところがこのようにして成長したＧａＡａ −ＡＬＧａ
Ａｍヘテロ接合は、第６図に示すように、ＧａＡａ −
ＡＬＧａＡ＃界面に組成のだれが存在し、ＡＬＧａＡａ
層に組成のゆらぎが存在する。このような組成のだれ、
及び組成のゆらぎは、ヘテロ接合を用いたデバイスにと
ってその特性上大きな問題となる。
Ａｍヘテロ接合は、第６図に示すように、ＧａＡａ −
ＡＬＧａＡ＃界面に組成のだれが存在し、ＡＬＧａＡａ
層に組成のゆらぎが存在する。このような組成のだれ、
及び組成のゆらぎは、ヘテロ接合を用いたデバイスにと
ってその特性上大きな問題となる。
発明の目的
本発明の目的は、急峻な組成変化を持っヘテロ界面の作
製ならびに組成ゆらぎの少ない混晶を作製する、気相エ
ピタキシャル成長方法及び装置を提供することにある。
製ならびに組成ゆらぎの少ない混晶を作製する、気相エ
ピタキシャル成長方法及び装置を提供することにある。
問題点解決の手段
本発明は、上記目的達成のために、複数の有機金属原料
ガスをあらかじめ混合して、反応系に導入することを特
徴とする。以下、本発明の構成と作用について詳しく説
明する。
ガスをあらかじめ混合して、反応系に導入することを特
徴とする。以下、本発明の構成と作用について詳しく説
明する。
第３図に示した組成のだれは次のような原因によること
が判明した。
が判明した。
第１図でＡＬＧａＡ−を成長するために導入ライン１゜
にトリメチルガリウムを流しているところにトリメチル
アルミを導入すると、トリメチルアルミの一流れのフロ
ントは基板に到達するまで拡散によってぼやけてしまい
、流れ方向にそってトリメチルアルミとトリメチルガリ
ウムの相対比率の勾配が生じることになる。したがって
、ＧａＡａを成長させ次にＡＬＧａＡｍを成長させても
、ＡＬＧａＡａの成長開始時はＡｔ組成の少ないＡＬＧ
ａＡｍが成長し、徐々にＡｔ組成が所望の組成になる。
にトリメチルガリウムを流しているところにトリメチル
アルミを導入すると、トリメチルアルミの一流れのフロ
ントは基板に到達するまで拡散によってぼやけてしまい
、流れ方向にそってトリメチルアルミとトリメチルガリ
ウムの相対比率の勾配が生じることになる。したがって
、ＧａＡａを成長させ次にＡＬＧａＡｍを成長させても
、ＡＬＧａＡａの成長開始時はＡｔ組成の少ないＡＬＧ
ａＡｍが成長し、徐々にＡｔ組成が所望の組成になる。
第５図に示すようにヘテロ接合界面の紐取分析ではこの
ようなだれが約２０Ａ程度の領域にわたって存在する。
ようなだれが約２０Ａ程度の領域にわたって存在する。
又、従来の方法では、トリメチルガリウムを含むガスの
流れに単にトリメチルアルミを加えているだけで、トリ
メチルアルミと、トリメチルガリウムの混合が不完全な
ため、成長面内でＡｔ ＠成が数％ゆらいでいる。この
ような知見から本発明がなされたもので、−実施例とし
て第２図で示したような成長装置を作製した。この装置
でＡｔＧａＡａ。
流れに単にトリメチルアルミを加えているだけで、トリ
メチルアルミと、トリメチルガリウムの混合が不完全な
ため、成長面内でＡｔ ＠成が数％ゆらいでいる。この
ような知見から本発明がなされたもので、−実施例とし
て第２図で示したような成長装置を作製した。この装置
でＡｔＧａＡａ。
−ＧａＡａへテロ接合の作製を述べる。まずＡａＨＢの
入っているボンベ８．トリメチルガリウムの入っている
ボンベ５，７． トリメチルアルミの入っているボンベ
６のそれぞれのパルプを開き、パルプ１６゜１８を閉じ
パルプ１７．１９を開いてトリメチルガリウム、トリメ
チルアルミの原料ガスを排気側ライン２０に導く。次に
パルプ１９を閉じ１８を開いてトリメチルガリウムを導
入管１ｏを介して反応管４に導入しＱａＡａ基板２上に
ＧａＡａを成長する。
入っているボンベ８．トリメチルガリウムの入っている
ボンベ５，７． トリメチルアルミの入っているボンベ
６のそれぞれのパルプを開き、パルプ１６゜１８を閉じ
パルプ１７．１９を開いてトリメチルガリウム、トリメ
チルアルミの原料ガスを排気側ライン２０に導く。次に
パルプ１９を閉じ１８を開いてトリメチルガリウムを導
入管１ｏを介して反応管４に導入しＱａＡａ基板２上に
ＧａＡａを成長する。
続いてパルプ１８を閉じ１９を開いて、数秒後（基板か
ら２１の所までの間のトリメチルガリウムがなくなるま
で）パルプ１７を閉じ、１６を開いてトリメチルアルミ
とトリメチルガリウムをミキサー１５で混合したものを
導入管１ｏを介して反応管４に導入する。ミキサー１５
は一例としてステンレスパイプをヘリカル状にまいたも
のが考えられる。この中にトリメチルアルミとトリメチ
ルガリウムを通すことによって完全に混合がおこなわれ
るゆこうしてＡＬＧａＡｍが成長する。一対のバルブ１
８．１９および一対のパルプ１６．１７は空気作動で同
時に開閉する。従来の方法と違いＱａＡｍ成長後成長メ
トリメチルガリウムメチルアルミニウムの混合ガスであ
るため、流れのフロントの濃度はゆらいでも、組成のゆ
らぎは非常に少なく、第４図に示すようにヘテロ接合の
急峻性は組成分析装置の検出限界以下（＜１０．；）に
なった。又、成長層の面内組成ゆらぎも観測できない位
少なくなった。
ら２１の所までの間のトリメチルガリウムがなくなるま
で）パルプ１７を閉じ、１６を開いてトリメチルアルミ
とトリメチルガリウムをミキサー１５で混合したものを
導入管１ｏを介して反応管４に導入する。ミキサー１５
は一例としてステンレスパイプをヘリカル状にまいたも
のが考えられる。この中にトリメチルアルミとトリメチ
ルガリウムを通すことによって完全に混合がおこなわれ
るゆこうしてＡＬＧａＡｍが成長する。一対のバルブ１
８．１９および一対のパルプ１６．１７は空気作動で同
時に開閉する。従来の方法と違いＱａＡｍ成長後成長メ
トリメチルガリウムメチルアルミニウムの混合ガスであ
るため、流れのフロントの濃度はゆらいでも、組成のゆ
らぎは非常に少なく、第４図に示すようにヘテロ接合の
急峻性は組成分析装置の検出限界以下（＜１０．；）に
なった。又、成長層の面内組成ゆらぎも観測できない位
少なくなった。
（〈１％）。゛
以上、一実施例によって本発明を具体的に説明したが、
本発明はこれに限らないことはもちろんであり、複数の
有機金属等の原料ガスをあらかじめ混合して反応系に導
入することにより、急峻な組成変化をもつ種々のへテロ
接合を得ることに一般的に適用できる。
本発明はこれに限らないことはもちろんであり、複数の
有機金属等の原料ガスをあらかじめ混合して反応系に導
入することにより、急峻な組成変化をもつ種々のへテロ
接合を得ることに一般的に適用できる。
発明の詳細
な説明したように、複数の有機金属原料ガスをあらかじ
め混合して反応系に導入することによシ急峻な組成変化
を持つヘテロ界面が作製でき、又、組成ゆらぎの極めて
少ない混晶の成長が可能となりた。これ社へテロ接合を
用いたデバイスの信頼性を上げる利点がある。たとえば
多蓋子井戸構造半導体レーザにおいては、発振波長が設
計値どおシになることや、２次元電子ガスを用いた、イ
ｔＧａＡｍ−ＧａＡｍ超高速ＦＥＴの増嘱率を上げるこ
とにつながる。
め混合して反応系に導入することによシ急峻な組成変化
を持つヘテロ界面が作製でき、又、組成ゆらぎの極めて
少ない混晶の成長が可能となりた。これ社へテロ接合を
用いたデバイスの信頼性を上げる利点がある。たとえば
多蓋子井戸構造半導体レーザにおいては、発振波長が設
計値どおシになることや、２次元電子ガスを用いた、イ
ｔＧａＡｍ−ＧａＡｍ超高速ＦＥＴの増嘱率を上げるこ
とにつながる。
第１図は従来の気相エピタキシャル成長装置、第２図は
本発明の一実施例の気相エビタ牛シャル成長装置、第５
図は従来の気相エピタキシャル成長によるヘテロ接合の
Ａｔ組成の深さ方向プロファイルを示す図、第４図は本
発明の気相エピタキシャル成長によるヘテロ接合の、４
を組成の深さ方向のプロファイルを示す図。 （符号の説明） 第１図において、 １・・・ＲＦ−ｉイル、２・・・基板、５・・・ヘテス
タル、４・・・反応管、５・・・（トリメチルガリウム
）ボンベ、６・・・（トリメチルアルミ）ボンベ、８・
・・原料化合物ガスボンベ（ＡａＨｓボンベ）、９・・
・キャリアガスボンベ、１０・・・（原料ガス）導入ラ
イン（管）、１１・・・（トリメチルガリウム反応系導
入用空気作動）パルプ、１２・・・（トリメチルガリウ
ム排気系導入用空気作動）パルプ、１３・・・（トリメ
チルアルミ反応系導入用空気作動）パルプ、１４・・・
（トリメチルアルミ排気系導入用空気作動）ノ（ルブ、
２０・・・排気側ライン、５０・・・（トリメチルガリ
ウムキャリアガス流量制御）マスフローコントローラ、
６０・・・（トリメチルアルミキャリアガス流量制御）
マスフローコントローフ、８０・・・（ＡｓＨ＠流量制
御）マスフローコントローラ、９０・・・キャリアガス
純化装置、１００・・・キャリアガス流量制御マスフロ
ーコントローラ 第２図において、 ７・・・（トリメチルガリウム）ボンベ、１５・・・ミ
キサー、１６・・・（トリメチルガリウム、トリメチル
アルミ反応系導入用空気作動）ノ（ルプ、１７・・・（
トリメチルガリウム、トリメチルアルミ排気系導入用空
気作動）パルプ、１８・・・（トリメチルガリウム反応
系導入用空気作動）ノクルプ、１９・ベトジメチルガリ
ウム排気系導入用空気作動）ノくルプ、７０・・・（ト
リメチルガリウムキャリアガス流量制御）マスフローコ
ントローラ
本発明の一実施例の気相エビタ牛シャル成長装置、第５
図は従来の気相エピタキシャル成長によるヘテロ接合の
Ａｔ組成の深さ方向プロファイルを示す図、第４図は本
発明の気相エピタキシャル成長によるヘテロ接合の、４
を組成の深さ方向のプロファイルを示す図。 （符号の説明） 第１図において、 １・・・ＲＦ−ｉイル、２・・・基板、５・・・ヘテス
タル、４・・・反応管、５・・・（トリメチルガリウム
）ボンベ、６・・・（トリメチルアルミ）ボンベ、８・
・・原料化合物ガスボンベ（ＡａＨｓボンベ）、９・・
・キャリアガスボンベ、１０・・・（原料ガス）導入ラ
イン（管）、１１・・・（トリメチルガリウム反応系導
入用空気作動）パルプ、１２・・・（トリメチルガリウ
ム排気系導入用空気作動）パルプ、１３・・・（トリメ
チルアルミ反応系導入用空気作動）パルプ、１４・・・
（トリメチルアルミ排気系導入用空気作動）ノ（ルブ、
２０・・・排気側ライン、５０・・・（トリメチルガリ
ウムキャリアガス流量制御）マスフローコントローラ、
６０・・・（トリメチルアルミキャリアガス流量制御）
マスフローコントローフ、８０・・・（ＡｓＨ＠流量制
御）マスフローコントローラ、９０・・・キャリアガス
純化装置、１００・・・キャリアガス流量制御マスフロ
ーコントローラ 第２図において、 ７・・・（トリメチルガリウム）ボンベ、１５・・・ミ
キサー、１６・・・（トリメチルガリウム、トリメチル
アルミ反応系導入用空気作動）ノ（ルプ、１７・・・（
トリメチルガリウム、トリメチルアルミ排気系導入用空
気作動）パルプ、１８・・・（トリメチルガリウム反応
系導入用空気作動）ノクルプ、１９・ベトジメチルガリ
ウム排気系導入用空気作動）ノくルプ、７０・・・（ト
リメチルガリウムキャリアガス流量制御）マスフローコ
ントローラ
Claims (3)
- （１） 原料ガス源として、有機金属化合物を用いる化
合物半導体の気相エビタキクヤル成長方法において、複
数の有機金属化合物ガスを反応管へ導入する際、骸複数
の有機金属化合物ガスをあらかじめ混合してから、反応
管内へ導入することを特徴とする気相エピタキシャル取
長方法。 - （２） 前記複数の有機金属化合物ガスは混合器で混合
し、先行するエピタキシャル成長の原料ガスの少なくと
も一つを除去した後、反応管内に導入することを特徴と
する特１Ｆｌ−請求の範囲第１項記載の気相エピタキシ
ャル成長方法。 - （３）原料ガス源として、有機金属化合物を用いる化合
物半導体の気相エピタキクヤル成長装置において、複数
の有機金属化合物の原料ガス源と、核原料ガス源からの
複数の有機金属化合物ガスの混合手段とを備え、該混合
手段の出口の一方は排気用パルプを介して排気管に接続
し、他方は導入用バルブを介して原料ガス導入管に接続
し、該原料ガス導入管を反応管に接続してなることを特
徴とする気相エピタキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3396384A JPS60180995A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 気相エピタキシヤル成長方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3396384A JPS60180995A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 気相エピタキシヤル成長方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60180995A true JPS60180995A (ja) | 1985-09-14 |
Family
ID=12401143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3396384A Pending JPS60180995A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 気相エピタキシヤル成長方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60180995A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5980325A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-09 | Fujitsu Ltd | 反応ガス分配方法 |
| JPS60176992A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機金属気相エピタキシヤル成長装置 |
-
1984
- 1984-02-24 JP JP3396384A patent/JPS60180995A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5980325A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-09 | Fujitsu Ltd | 反応ガス分配方法 |
| JPS60176992A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機金属気相エピタキシヤル成長装置 |
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