JPS60231320A - 減圧気相成長装置 - Google Patents
減圧気相成長装置Info
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- JPS60231320A JPS60231320A JP8631684A JP8631684A JPS60231320A JP S60231320 A JPS60231320 A JP S60231320A JP 8631684 A JP8631684 A JP 8631684A JP 8631684 A JP8631684 A JP 8631684A JP S60231320 A JPS60231320 A JP S60231320A
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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】
＋８１ 発明の技術分野
本発明は減圧気相成長装置に係り、例えば化合物半導体
の遷移領域を極力縮小するエピタキシャル成長を行なう
ための気相成長装置に関する。
の遷移領域を極力縮小するエピタキシャル成長を行なう
ための気相成長装置に関する。
ｆｂｌ 技術の背景
半導体結晶をエピタキシャル成長させる方法として、気
相成長法、液相成長法１分子線成長法などがあるが、汎
用されているのは気相成長法であり、ガリウム砒素（Ｇ
ａＡｓ）等のような化合物半導体においても、最近は気
相成長法が検討されている。
相成長法、液相成長法１分子線成長法などがあるが、汎
用されているのは気相成長法であり、ガリウム砒素（Ｇ
ａＡｓ）等のような化合物半導体においても、最近は気
相成長法が検討されている。
このような化合物半導体における気相成長法において、
特に重要な問題はへテロ接合の遷移領域幅を極力小さく
制御することである。それは、遷移領域の幅を極小にし
て接合を急峻にすれば、スイッチング動作の高速化など
、トランジスタ特性が向上する効果が極めて大きいから
である。
特に重要な問題はへテロ接合の遷移領域幅を極力小さく
制御することである。それは、遷移領域の幅を極小にし
て接合を急峻にすれば、スイッチング動作の高速化など
、トランジスタ特性が向上する効果が極めて大きいから
である。
第１図＋ａｌはＧ５ＡｓからなるＨＥＭＴ （高電子移
動度トランジスタ）の断面図を示しており、半絶縁性Ｇ
ａＡｓ ｌ上にアンドープＧａＡｓ層２． ｎ −Ｇａ
ＡＩＡｓ層３ ＋ ｎ−ＧａＡｓ層４ （キャップ層）
をエピタキシャル成長させているが、アンドープＧａＡ
ｓ層２からｎ−ＧａＡｌ＾Ｓ層３への遷移領域を極めて
縮小して、急峻にすることが最も重要な問題である。
動度トランジスタ）の断面図を示しており、半絶縁性Ｇ
ａＡｓ ｌ上にアンドープＧａＡｓ層２． ｎ −Ｇａ
ＡＩＡｓ層３ ＋ ｎ−ＧａＡｓ層４ （キャップ層）
をエピタキシャル成長させているが、アンドープＧａＡ
ｓ層２からｎ−ＧａＡｌ＾Ｓ層３への遷移領域を極めて
縮小して、急峻にすることが最も重要な問題である。
又、第１図ｆｂｌは逆ＨＥＭＴの断面図を示しており、
半絶縁性ＧａＡｓ ｌ上にアンドープＧａＡｌＡｓ層５
゜ｎ−ＧａＡｓ層６．アンドープＧａＡｓ層７をエピタ
キシャル成長させているが、この場合はアンドープＧａ
ＡｌＡｓ層５からｎ−ＧａＡｓ層６への遷移領域を極小
にして、急峻にすることが重要である。
半絶縁性ＧａＡｓ ｌ上にアンドープＧａＡｌＡｓ層５
゜ｎ−ＧａＡｓ層６．アンドープＧａＡｓ層７をエピタ
キシャル成長させているが、この場合はアンドープＧａ
ＡｌＡｓ層５からｎ−ＧａＡｓ層６への遷移領域を極小
にして、急峻にすることが重要である。
ｔｅｌ 従来技術と問題点
ところで、気相成長法によって急峻な遷移を行なうため
には、気相成分を素早く切り換える必要があり、そのた
めに従前から、キャリアガスを流しながら成分ガスを外
部ヘパージしておき、流路を変更してキャリアガスをス
トンプして、成分ガスを炉内に送り込む装置がある。ま
た、その他に例えば、成長炉内を仕切って置き、それぞ
れに異なる成分ガスを流しておいて、被成長基板を仕切
り区分間で移動させる装置も考案されている。
には、気相成分を素早く切り換える必要があり、そのた
めに従前から、キャリアガスを流しながら成分ガスを外
部ヘパージしておき、流路を変更してキャリアガスをス
トンプして、成分ガスを炉内に送り込む装置がある。ま
た、その他に例えば、成長炉内を仕切って置き、それぞ
れに異なる成分ガスを流しておいて、被成長基板を仕切
り区分間で移動させる装置も考案されている。
しかし、前者はボンベ近くのバルブで切り換える場合な
ど、流量の切り換えに時間がかかつて必ずしも急峻な遷
移領域が得られず、後者はガスの流れに乱れが生じる等
の欠点がある。その他の応用方式も種々提案されている
が、急峻な遷移領域の形成は至って難しく、特にＧａＡ
ｌＡｓ層からＧａＡｓ層への遷移では十分満足な遷移が
行なえる装置は得られていない。
ど、流量の切り換えに時間がかかつて必ずしも急峻な遷
移領域が得られず、後者はガスの流れに乱れが生じる等
の欠点がある。その他の応用方式も種々提案されている
が、急峻な遷移領域の形成は至って難しく、特にＧａＡ
ｌＡｓ層からＧａＡｓ層への遷移では十分満足な遷移が
行なえる装置は得られていない。
＋ｄ＋ 発明の目的
本発明は上記の問題点にかんがみ、一層縮小した遷移領
域が形成される気相成長装置を提供するものである。
域が形成される気相成長装置を提供するものである。
ｔｅｌ 発明の構成
その目的は、所定の減圧度とする気相成長容器と、該気
相成長容器に接続され、該減圧度より低い減圧度として
、反応ガスを排気する排気部と、該気相成長容器内の基
板近くに配置され、それぞれ異なる反応ガスを導入する
第１の導入管および第２の導入管と、該第１の導入管と
前記排気部とを結び、開閉調節手段を備えた配管とを具
備する減圧気相成長装置によって達成される。
相成長容器に接続され、該減圧度より低い減圧度として
、反応ガスを排気する排気部と、該気相成長容器内の基
板近くに配置され、それぞれ異なる反応ガスを導入する
第１の導入管および第２の導入管と、該第１の導入管と
前記排気部とを結び、開閉調節手段を備えた配管とを具
備する減圧気相成長装置によって達成される。
且つ、その望ましい実施態様としては、上記第１の導入
管を内管とし、」二記第２の導入管を外管とする多重管
とし、該外管の先端を傘状に広げて上記基板上を覆った
減圧気相成長装置がある。
管を内管とし、」二記第２の導入管を外管とする多重管
とし、該外管の先端を傘状に広げて上記基板上を覆った
減圧気相成長装置がある。
（ｆｌ 発明の実施例
以下１図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
本実施例は分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）に見ら
れるような超格子結晶が成長できる有機金属化合物の熱
分解（ＭＯＣＶＤ）法に使用する気相成長装置であり、
第２図に本発明にかかる気相成長装置の概要断面図を示
している。
れるような超格子結晶が成長できる有機金属化合物の熱
分解（ＭＯＣＶＤ）法に使用する気相成長装置であり、
第２図に本発明にかかる気相成長装置の概要断面図を示
している。
１０は反応容器、１１は半絶縁性ＧａＡｓ基板（被成長
基板）、１２は反応ガスを噴出する二重管で、二重管１
２の先端は傘状となって被成長基板１１を覆っている。
基板）、１２は反応ガスを噴出する二重管で、二重管１
２の先端は傘状となって被成長基板１１を覆っている。
この傘１２Ｈの直径は基板１１の径より大きなもので、
この傘の存在によって有機金属（ＡＩ、 Ｇａ；■属）
と■属（Ａｓ）やドーパントとの接触が被成長基板１１
直前まで回避され、又、基板１１上の空間容積が小さい
から反応ガスの切り換えが素早くなり、更に基板１１上
に落下物が付着するのを防止できる等の効果が得られる
。
この傘の存在によって有機金属（ＡＩ、 Ｇａ；■属）
と■属（Ａｓ）やドーパントとの接触が被成長基板１１
直前まで回避され、又、基板１１上の空間容積が小さい
から反応ガスの切り換えが素早くなり、更に基板１１上
に落下物が付着するのを防止できる等の効果が得られる
。
又、反応容器１０は赤外線加熱、抵抗加熱などの手段に
よって基板１１が６００〜７５０℃に加熱され、容器１
０内は排気口１３からブースタ、真空ポンプ（いずれも
図示せず）で真空吸引されて、容器内は１〜１００ Ｔ
ｏｒｒに保持されている。尚、第２図には理解し易（す
るため、ガス配管は一部を除き、実線のみで記入しであ
る。
よって基板１１が６００〜７５０℃に加熱され、容器１
０内は排気口１３からブースタ、真空ポンプ（いずれも
図示せず）で真空吸引されて、容器内は１〜１００ Ｔ
ｏｒｒに保持されている。尚、第２図には理解し易（す
るため、ガス配管は一部を除き、実線のみで記入しであ
る。
下方の予備室１４は排気口１５から別途に真空排気され
、ゲートバルブＧＶを閉じることによって反応容器１０
と遮断できる。従って、基板保持棒１６を下げて予備室
］４で基板１１の着脱が行ない、反応容器１０内を絶え
ず真空に保って置くことができる。又、基板保持＋１１
６は成長中にはゆっくりと回転させる機構が付設しであ
る。
、ゲートバルブＧＶを閉じることによって反応容器１０
と遮断できる。従って、基板保持棒１６を下げて予備室
］４で基板１１の着脱が行ない、反応容器１０内を絶え
ず真空に保って置くことができる。又、基板保持＋１１
６は成長中にはゆっくりと回転させる機構が付設しであ
る。
更に、１７はアルシン（Ａｓｌ（０）とドーパント （
ＺｎＩ２ 、Ｈ５ｅ等）のガス流入口、１日はトリエチ
ルアルミニウム（ＴＥＡＩ）のガス流入口、１９はトリ
エチルガリウム（ＴＥＧａ）のガス流入口、２０は水素
（Ｈ２ｉキャリアガス）のガス流入口である。ＢＶは反
応容器内の減圧度を調整するバタフライバルブ、ＡＶ−
１，ＡＶ−２，ＡＶ−３はｆ−Ｔ ハ）レフ゛、 ＬＢ
−１，ＬＢ−２，ＬＢ−３，ＬＢ−４はバリアプルリー
クバルブ（リークバルブ）、 Ｇｌ、 Ｇ２． Ｇ３．
Ｇ４． Ｇ５は真空計である。尚、上記の流入ガスは
、何れもマスフローコントローラを通して流入ガス圧の
変動は起こらないように図っである。
ＺｎＩ２ 、Ｈ５ｅ等）のガス流入口、１日はトリエチ
ルアルミニウム（ＴＥＡＩ）のガス流入口、１９はトリ
エチルガリウム（ＴＥＧａ）のガス流入口、２０は水素
（Ｈ２ｉキャリアガス）のガス流入口である。ＢＶは反
応容器内の減圧度を調整するバタフライバルブ、ＡＶ−
１，ＡＶ−２，ＡＶ−３はｆ−Ｔ ハ）レフ゛、 ＬＢ
−１，ＬＢ−２，ＬＢ−３，ＬＢ−４はバリアプルリー
クバルブ（リークバルブ）、 Ｇｌ、 Ｇ２． Ｇ３．
Ｇ４． Ｇ５は真空計である。尚、上記の流入ガスは
、何れもマスフローコントローラを通して流入ガス圧の
変動は起こらないように図っである。
かくして、基板１１を反応容器１０内に収容した後、エ
アバルブＡＶ−３のみ開けてＨ２ガスを流入し、排気口
１３から排気して、容器１０内はバタフライバルブＢＶ
の調整によって一定の圧力に保持されている。
アバルブＡＶ−３のみ開けてＨ２ガスを流入し、排気口
１３から排気して、容器１０内はバタフライバルブＢＶ
の調整によって一定の圧力に保持されている。
そうすると、真空計のゲージ圧力はＧ１＝Ｇ２＞Ｇ３−
Ｇ４＞Ｇ５となっている。
Ｇ４＞Ｇ５となっている。
今、リークバルブＬＢ−４とエアバルブＡＶ−１を開け
ると、Ｈ２ガスは一部排気口１３より直接排気される。
ると、Ｈ２ガスは一部排気口１３より直接排気される。
エアバルブＡＶ−１を閉じて、リークバルブＬＢ−２を
開けると、ＴＥＧａとＨ２ガスがリークバルブＬＢ−４
を通って基板１１の直上に噴き出す。その時、ガス流入
口１７からＡｓＨ３（ドーパント混合も可能）ガスを流
入させておくと、基板１１上では反応ガスが熱分解して
ＧａＡｓが成長する。この傘１２Ｈを有する構造は、傘
と基板との距離を調整することによってＧａＡｓの均一
性を増加できるものである。
開けると、ＴＥＧａとＨ２ガスがリークバルブＬＢ−４
を通って基板１１の直上に噴き出す。その時、ガス流入
口１７からＡｓＨ３（ドーパント混合も可能）ガスを流
入させておくと、基板１１上では反応ガスが熱分解して
ＧａＡｓが成長する。この傘１２Ｈを有する構造は、傘
と基板との距離を調整することによってＧａＡｓの均一
性を増加できるものである。
一方、ＴＥＡＩはリークバルブＬＢ−１を開けて、エア
バルブＡＶ−２とリークバルブＬＢ−３を開けることに
よって、排気口１３より直接排気されている。そして、
エアバルブＡＶ−２を閉じると、ＴＥＡＩは二重管１２
の内管を通って反応容器１０内に送り込まれる。内管は
外管より少し内側で噴き出すようにしであるために、十
分にＴＥＡＩとＴＥＧａとが混合した状態で基板１１の
表面に達する。この時、エアバルブＡＶ−３を閉じて、
Ｈ２ガスの送入を止めると、ＴＥＡＩにより置き換えら
れて反応容器１０内の減圧度が一定に保持される。
バルブＡＶ−２とリークバルブＬＢ−３を開けることに
よって、排気口１３より直接排気されている。そして、
エアバルブＡＶ−２を閉じると、ＴＥＡＩは二重管１２
の内管を通って反応容器１０内に送り込まれる。内管は
外管より少し内側で噴き出すようにしであるために、十
分にＴＥＡＩとＴＥＧａとが混合した状態で基板１１の
表面に達する。この時、エアバルブＡＶ−３を閉じて、
Ｈ２ガスの送入を止めると、ＴＥＡＩにより置き換えら
れて反応容器１０内の減圧度が一定に保持される。
このようにして、ＧａＡｓの上にＧａＡｌＡｓを成長し
た後、更にＧａＡｌＡｓの上にＧａＡｓ層を成長する場
合は、エアバルブＡＶ−２とリークバルブＬＢ−３を開
けて、排気口１３よりＴＥＡＩガスを直接排気させる。
た後、更にＧａＡｌＡｓの上にＧａＡｓ層を成長する場
合は、エアバルブＡＶ−２とリークバルブＬＢ−３を開
けて、排気口１３よりＴＥＡＩガスを直接排気させる。
ここで、基板１１近くの八１を含むガスが内管に吸い込
まれ、バルブＡＶ−２，リークバルブＬＢ−３のある配
管からＴＥ＾ｌガスと共に排気される。従って、ＧａＡ
ｌＡｓからＧａＡｓへの遷移が急峻に行なえる。
まれ、バルブＡＶ−２，リークバルブＬＢ−３のある配
管からＴＥ＾ｌガスと共に排気される。従って、ＧａＡ
ｌＡｓからＧａＡｓへの遷移が急峻に行なえる。
本発明にかかる上記実施例のような構造にすれば、減圧
気流中での成長であるから、ガスの切り換えが素早くな
り、且つ、ＴＥＡ ｌガスの切り換えも反応容器１０に
近接した位置で行なわれ、更に基板１１上の反応ガス量
も傘下の容積だけで少ないために、全体としてガスの置
換が速くなり、かくして遷移領域の幅を著しく縮小でき
る。
気流中での成長であるから、ガスの切り換えが素早くな
り、且つ、ＴＥＡ ｌガスの切り換えも反応容器１０に
近接した位置で行なわれ、更に基板１１上の反応ガス量
も傘下の容積だけで少ないために、全体としてガスの置
換が速くなり、かくして遷移領域の幅を著しく縮小でき
る。
（ｇｌ 発明の効果
従って、本発明によればエピタキシャル成長層の遷移領
域の幅が極めて小さくなり、化合物半導体その他の半導
体装置の性能向上に顕著に貢献するものである。
域の幅が極めて小さくなり、化合物半導体その他の半導
体装置の性能向上に顕著に貢献するものである。
上記は化合物半導体のへテロ接合遷移領域について説明
したが、その他の半導体装置において、同一成分からな
る異種ドープ眉間の遷移領域を同様に狭くに形成するこ
とも大切で、本発明が適用できることは云うまでもない
。
したが、その他の半導体装置において、同一成分からな
る異種ドープ眉間の遷移領域を同様に狭くに形成するこ
とも大切で、本発明が適用できることは云うまでもない
。
第１図（ａｇ、 ｆｂｌはＨＥＭＴおよび逆ＨＥＭＴの
断面図、第２図は本発明にかかる一実施例の減圧気相成
長装置の概要断面図である。 図中、１は半絶縁性ＧａＡｓ、２はアンドープＧａＡｓ
層、３はｎ−ＧａＡｌＡｓ層、４はｎ−ＧａＡｓ層、５
はアンドープＧａＡｌＡｓ層、６はｎ−ＧａＡｓ層、７
はアンドープＧａＡｓ層、 １０．１１は半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板（被成長基板）、１２は二重管、１２Ｈは傘、
１３．１５は排気口。 １４は予備室、１６は基板保持棒、 １７．１Ｂ、 １
９．２０はガス流入口、 ＧＶはゲートバルブ、 ＢＶ
はバタフライハ）Ｌｒ ７’、ＡＶ４． ＡＶ−２，Ａ
Ｖ−３番よエアバＪｌ／７’、 ＬＢ−１゜ＬＢ−２，
ＬＢ−３，ＬＢ−４はリークバルブ、 Ｇｌ、 Ｇ２．
Ｇ３゜Ｇ４． Ｇ５は真空針を示している。
断面図、第２図は本発明にかかる一実施例の減圧気相成
長装置の概要断面図である。 図中、１は半絶縁性ＧａＡｓ、２はアンドープＧａＡｓ
層、３はｎ−ＧａＡｌＡｓ層、４はｎ−ＧａＡｓ層、５
はアンドープＧａＡｌＡｓ層、６はｎ−ＧａＡｓ層、７
はアンドープＧａＡｓ層、 １０．１１は半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板（被成長基板）、１２は二重管、１２Ｈは傘、
１３．１５は排気口。 １４は予備室、１６は基板保持棒、 １７．１Ｂ、 １
９．２０はガス流入口、 ＧＶはゲートバルブ、 ＢＶ
はバタフライハ）Ｌｒ ７’、ＡＶ４． ＡＶ−２，Ａ
Ｖ−３番よエアバＪｌ／７’、 ＬＢ−１゜ＬＢ−２，
ＬＢ−３，ＬＢ−４はリークバルブ、 Ｇｌ、 Ｇ２．
Ｇ３゜Ｇ４． Ｇ５は真空針を示している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｆｉｌ 所定の減圧度とする気相成長容器と、該気相成
長容器に接続され、該減圧度より低い減圧度として、反
応ガスを排気する排気部と、該気相成長容器内の基板近
くに配置され、それぞれ異なる反応ガスを導入する第１
の導入管および第２の導入管と、該第１の導入管と前記
排気部とを結び、開閉調節手段を備えた配管とを具備す
ることを特徴とする減圧気相成長装置。 （２）上記第１の導入管を内管とし、上記第２の導入管
を外管とする多重管とし、該外管の先端を傘状に広げて
上記基板上を覆うことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の減圧気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8631684A JPS60231320A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 減圧気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8631684A JPS60231320A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 減圧気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60231320A true JPS60231320A (ja) | 1985-11-16 |
Family
ID=13883425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8631684A Pending JPS60231320A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 減圧気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60231320A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01292811A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 気相成長方法及びその装置 |
-
1984
- 1984-04-28 JP JP8631684A patent/JPS60231320A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01292811A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 気相成長方法及びその装置 |
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