JPS60240132A - 化合物半導体薄膜の製造方法 - Google Patents

化合物半導体薄膜の製造方法

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JPS60240132A
JPS60240132A JP9693184A JP9693184A JPS60240132A JP S60240132 A JPS60240132 A JP S60240132A JP 9693184 A JP9693184 A JP 9693184A JP 9693184 A JP9693184 A JP 9693184A JP S60240132 A JPS60240132 A JP S60240132A
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JP
Japan
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compound semiconductor
thin film
semiconductor thin
reaction tube
raw material
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JP9693184A
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English (en)
Inventor
Takashi Shimobayashi
隆 下林
Naoyuki Ito
直行 伊藤
Norihisa Okamoto
岡本 則久
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Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/48Chemical 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 by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
    • C23C16/481Chemical 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 by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation by radiant heating of the substrate

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明け、MO−OVD法によりIt−VI族化合物半
導体薄膜を製造する際の加熱方法、及びその周辺の冷却
方法等に関する。
〔従来技術〕
従来、MO−OVD法により■−■族化合物半導体薄膜
を製造する際に加熱源として用いられたのけ主に高周波
や抵抗体で、赤外線が用いられることにほとんどなかっ
た。しかし高周波を加熱源として用いた場合には温度制
御の点でかなり無理があり、弾の均一性が悪かったり再
現性が乏しかったりする欠点が大きな問題となっていた
。また抵抗外熱法による加熱の場合も、ガスが予熱され
る為に基板に原料が到達する面に反応が起こり、製造場
れた化合物半導体薄膜中に微粉末が混入したり、反応管
壁が加熱される為にそこで原料の分解反応が起こり、基
板上での化合物半導体の析出効率が悪かったりするとい
ろ欠点があった。
〔目的〕
本発明は以上の問題点を解決するもので、その目的とす
るところは、均質で膜厚も一定な化合物半導体薄膜を得
るのに適した加熱源、及びその周辺の冷却方法等を提供
することにある。
〔概要〕
本発明1−t、MO−OVD法によりIt−VI族化合
物半導体薄膜を製造する際に、加熱源として赤外線炉を
用いることが特徴である。
MO−OVD法によりu−vi族化合物半導体薄膜を製
造する際の最も大きい問題の一つとして、気体原料が単
に常温で混合しただけでも反応してしまい、加$jれて
いる基板上に気体原料が到達する前にある程度の粉末状
の生成物ができて、それが気体原料を含むキャリヤガス
中に混入して基板−ヒまで運ばれる為、基板上に成長ζ
せた化合物半導体薄膜中に微粉末が混入して膜質が悪く
なってしまうことがあげられる。この粉末状の生成物は
、基板上に成長させた化合物半導体薄膜を光学顕微鏡で
観察するだけでも十分確認することができ、微粉末の成
長の顕著なものは大きな柱状の結晶にざ先なる#1どけ
っきりとしている。
本発明は従来のMO−OVD法の上記の欠点を解決する
為に、新らたに、赤外線を加熱源として採用し、膜厚・
膜質の均一性が高く、また微粉末の含有量が少ない良質
の化合物半導体薄膜の製造を可能にするものである。
また、加熱源と12で赤外線を使用するのに際し、以下
にあげる様な条件をつけ加えると、更忙良質な化合物半
導体薄膜が得られることが実験により確認された。
その条件の一つ目は、特許請求の範囲第2項にあげ友、
赤外線を加熱源として用いる際に反応管を気体により冷
却する事である。
赤外線を加熱源として用いる場合、通常、反応管には赤
外線の吸収率の小ざい石英ガラスを加工したものを用論
るか、それでも反応管内部の熱せられた気体原料からの
熱伝導や、石英ガラスでも小さいながらもある程度の赤
外線吸収率があることからの赤外線吸収による加熱の為
5石英ガラス製反応管はかなり温度上昇してしまうのが
現実である。この結果、化合物半導体を赤外線加熱法で
製造しても、長期間の製造のさあに石英ガラス製反応管
の内側の表面−ヒに粉末状の生成物が付着しそれが気体
原料の流れにのって基板上に到達する為に、製造しよう
とする、基板上の化合物半導薄膜中に粉末が混入しやす
くなってしまう。これを防ぐKl−t、その原因である
石英ガラス製反応管の加熱を避ければ良い。つまり、石
英ガラス製反応管を赤外線の吸収率が低(7−1気体で
冷却するのがかなり有効な手段である。この際の気体K
U、空気・窒素・アルゴン等、一般の気体を用いれば良
いが、勿体以外のもの倒起ば水などけ、赤外線を吸収す
る為に使えない。なぜならば、埃応管で赤外線を吸収し
てしまっては、反応管内部の基板が加熱されないからで
ある。
条件の二つ目は、特許請求の範囲第5項にあげた赤外線
を加熱源として用いる際に、気体原料導入管に金属等の
赤外線を通さない膜質を用いる事MO−OVD法で用い
る何種類かの側体原料のうち一つ以上は有機金属化合物
で、それは一般に赤外線帯を吸収する。したがって、赤
外線を加熱源として用いると、気体原料導入管中で気体
原−料は赤外線を吸収して力1′熱される為に非常に活
性が高くなり、側体原料導入管から出た直後にまわりの
他の原料気体と反応して、基板に到達する前に粉末状の
化合物を作って、基板上に作製する化合物半導体薄膜中
に混合してしまい膜質を低下ζせる。この事を避ける為
には、気体原料導入管に赤外線を通ジない材料を用いの
が最も°良く、その材料としてはパイレツクスガラス・
金属等が使える、金属を使っても良い環境にあるのなら
、金属を使用する方が良い結果が得られる。使える金属
は一般Kd、S U S −!+16ヌテンレススチー
ルやアルミニウムだが、気体原料の種類により使い分け
る必要がある。
三つ目の条件は、特許請求の範囲第4項にあげた。赤外
線を、加熱源として用いる際に、気体原料る事である。
Mo−avD法でIf−VT族化合物半導体を製造する
際に用いる気体原料は非常に反応性に富み、また少し加
熱しただけでも自己分解反応を起こして望ましくない生
成物を作る為、I −VI族化合物半導体の製造は、安
定な原料を用いる真−v族化合物半導体の製造に比べて
数段難しいと言われて(ハる。しかしこれも、勿体原料
導入管を水等の液体を用いて冷却することでかなりのレ
ベル迄おきえることができる。更に望ましいことは、気
体原料導入管を冷却することで、気体原料によって気体
原料導入管が腐蝕はれたり、その影響で気体原料中に不
純物が混入したりすることを防ぐことができる。ま几、
冷却用の媒体として水等の液体を使用するのけ、単に気
体に比べて熱容量が太きいからだけではなく、水等の赤
外線吸収率が非常に大きい為に、先に述べた気体原料が
赤外線を吸収して反応を起こす様な事を防ぐことができ
るからである。
〔実施例〕
以下実施例を掲載した図面にそって詳しく説明する。
第1図はMO−CVD法によりIf−VT族化合物半導
体を製造する際に用いる反応炉の一般的な形状である。
1.2は気体原料で、それぞれ原料導入管3.4を経て
反応管5の上へ導かれる。■−■−■合物半導体として
Z?ZSの製造を例にあげれば、気体原料1にけH2で
希釈した(C2H1)2 Znや(OH3)2Zfiが
、気体原料2Kf′iH2で希釈したH2Sが用いられ
る。そして反応管5の中へ導かれた気体原料は、加熱源
6により加熱されたグラファイト製サセプター7上の基
板8上に到達し、そこで熱物解してn −Vl族化合物
半導体薄膜を基板8上に析出させる。また、サセプター
7は、基板8上に析出はせるII−Vl族仕合物半導体
薄膜の噂厚、嘆質の均一性を向上させる為に、回転導入
機構9により回転ばせるのが普通である。そして未反応
の原料ガスや、原料ガスの希釈に用いたキャリア・ガス
H2や、反応製放ガスを含む廃ガス10け廃気ガス管1
1を経て系外に出され、0uSO,水溶液等でH2S@
を吸収した後、スクラバーで処理される。また12け反
応管支持台で、反応管5等を固定して反応管支持台12
等を下げることで、基板の庫りつけ、取りはずしができ
る。
先に概要忙示したように、今回は気体原料導入v3.4
KldSUS−316ス7:zレスを、反応管5には石
英ガラスを材質として用い、加熱源6には赤外線炉を用
いた。
第2図は、特許請求の範囲第2項に述べた、反応管を気
体で冷却する方法の具体例である。13け石英ガラス製
反応管の一部を示し、冷却用ガス導入管14より導入さ
れた冷却用ガス15が環状の空洞を持つ環状導入管16
を経て噴気口17より噴き出した反応管冷却気体18と
なって石英ガラス製反応管131C当たることによって
反応管壁を冷却している。冷却用ガス15としては、先
に概要の項で述べた様に窒素を用いた。
第5図は、特許請求の範囲第4項に述べた、気体原料導
入管を水等の液体を用いて冷却する方法の具体例である
反応管上部19(断面を示しである)にζし込まれた原
料導入管20のまわりを冷却筒21が囲んでいて、その
間に冷却水が流れる構造になっている。冷却水22け冷
却水導入管23を経て先のすきまに入り、冷却水排管2
4より冷却廃水25として出る。また、気体原料26け
、原料導入管20を経て反応管内に導かれ、冷却されて
気体原料27として反応系内に入る。冷却水の流れは、
気体原料の流れに対し、向流であることが望ましいこと
をつけ加えておく。
〔効果〕
加熱源として抵抗体を使用したものと、特許請求の範囲
第1項から第4項までのすべての項目を満たす仕様で行
ったものでけIt−VT族化合物半導体薄嗅の膜質につ
いて、著しい違いが見られた。
一番注目すべき、■−■族化族化合物半導膜薄膜中粉末
の混入では、本方式による生成物の方が2〜3桁t1ど
粉末の混入量が少なく、またX線回折RHEFiD等の
結果でも、非常に良質な(111)に配向したcubi
c−znSが得られたことがわかった。
また、反応管壁の冷却等圧より、生成物中の不純物の景
も1桁はど改善が見られたことも注目すべきことである
【図面の簡単な説明】
第1図はMO−OVD法によりIt−Vl族化合物半導
体を型造する際に用いる反応炉の一般的な形状である。 1.2・・・・・・気体原料 3.4・・・・・・気体原料導入管 5・・・・・・反応管 6・・・・・・加熱源7・・・
・・・グラフフィト製サセプター8・・・・・・基板 
9・・・・・・回転導入機構10・・・・・・廃ガス 
11・・・・・・廃気ガス管12・・・・・・反応管支
持台 第2図は、特許請求の範囲第2項に述べた反応管を気体
で冷却する方法の具体例である。 16・・・・・・石英ガラス製反応管の一部14・・・
・・・冷却用ガス導入管 15・・・・・・冷却用ガス 16・・・・・・環状の空洞を持つ環状導入管17・・
・・・・噴気口 1日・・・・・・反応管冷却気体第3
図は、特許請求の範囲第4項に述べた、気体原料導入管
を水等の液体を用いて冷却する方法の具体例である。 19・・・・・・反応管上部(!!+1面を示しである
)20・・・・・・原料導入管 21・・・・・・冷却
筒22・・・・・・冷却水 23・・・・・・冷却水導
入管24・・・・・・冷却水排管 25・・・・・・冷
却廃水26・・・・・・気体原料 27・・・・・・冷却された気体原料 以 上 出願人 株式会社 瞳訪精工舎 伏理人 弁理士 最上 務

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) M O−OV D法忙よりn−Vl族化合物半
    導体薄膜を製造する際に、加熱源として赤外線炉を用い
    ることを特徴とする化合物半導体薄膜の製造方法。 (2、特許請求の範囲第1項に於いて、反応管を気体に
    より冷却することを特徴とする化合物半導体薄膜の製造
    方法。 (3) 特許請求の範囲第1項に於いて、気体原料導入
    管に金属等の赤外線を通でない材質を用いることを特徴
    とする化合物半導体薄膜の製造方法。 (4) 特許請求の範囲第1項に於いて、気体原料導入
    管を水等の液体を用いて冷却することを特徴とする化合
    物半導体薄膜の製造方法。
JP9693184A 1984-05-15 1984-05-15 化合物半導体薄膜の製造方法 Pending JPS60240132A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0418541A2 (en) * 1989-09-19 1991-03-27 Watkins-Johnson Company Multi-zone planar heater assembly and method of operation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0418541A2 (en) * 1989-09-19 1991-03-27 Watkins-Johnson Company Multi-zone planar heater assembly and method of operation

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