JPS6060714A - Ｉ−ｖ族化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法 - Google Patents
Ｉ−ｖ族化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法Info
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- JPS6060714A JPS6060714A JP16976083A JP16976083A JPS6060714A JP S6060714 A JPS6060714 A JP S6060714A JP 16976083 A JP16976083 A JP 16976083A JP 16976083 A JP16976083 A JP 16976083A JP S6060714 A JPS6060714 A JP S6060714A
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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、急峻な境界を有して、かつ、大面積基板上に
エピタキシャル成長可能ならしめる多層構造のｉ−ｖ族
化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法に関するも
のである。
エピタキシャル成長可能ならしめる多層構造のｉ−ｖ族
化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法に関するも
のである。
従来のｉ−ｖ族化合物半導体のレーザダイオードや受光
素子のような多元混晶からなる多層構造の気相エピタキ
シャル成長方法としては、第１図に示した通常待機法と
呼ばれる方法を用いたものや、第２図に示し右２成長室
法に代表されるような多数の成長室を有して基板を各成
長室の間を移動させながら多層構造を作シ上げる方法が
用いられている。図中、１はＨＣＩガス（Ｈ２希釈）導
入管、２は石英製置族金属収容ボート、３はＶ族元素の
水素化物と、ドーピングガスの導入管、４１は成長室、
５は基板、６は基板ホルダー、７は待機室。
素子のような多元混晶からなる多層構造の気相エピタキ
シャル成長方法としては、第１図に示した通常待機法と
呼ばれる方法を用いたものや、第２図に示し右２成長室
法に代表されるような多数の成長室を有して基板を各成
長室の間を移動させながら多層構造を作シ上げる方法が
用いられている。図中、１はＨＣＩガス（Ｈ２希釈）導
入管、２は石英製置族金属収容ボート、３はＶ族元素の
水素化物と、ドーピングガスの導入管、４１は成長室、
５は基板、６は基板ホルダー、７は待機室。
８．９け２成長法成長装置における２つの成長室を示す
。
。
前者の待機法は、例えｄレーザ用のＩｎＰ／ＩｎＧａＡ
ｓＰダブルへテロ構造を成長させる場合、第１図で説明
すると最初に基板５の上にＩｎＰの成長を行なった後、
基板ホルダーを後方の待機室７に移動させ、成長室４の
雰囲気をＩｎＧａＡｓＰに切り換え、再び基板ホルダー
６を成長室４に移動してＩｎＧａＡｓＰを成長させる方
法である。この方法の大きな欠点は、基板を後方の待機
室７で成長雰囲気が完全に切り変わるまで待機させる際
に、基板及び成長層の熱分解を押さえるために■族元素
の水素化物などで保護することが必要であるが、この保
護の条件設定が難かしく、しばしば基板や成長結晶から
■族元素が蒸発して熱劣化が生じた沙、変成層が表面に
形成されたしする。このために、界面が非常に重要な役
割りを果たすレーザや受光素子においては、これが性能
劣化の大きな原因となる。しかしガから、この手法では
、比較的大面積基板への成長が可能である。
ｓＰダブルへテロ構造を成長させる場合、第１図で説明
すると最初に基板５の上にＩｎＰの成長を行なった後、
基板ホルダーを後方の待機室７に移動させ、成長室４の
雰囲気をＩｎＧａＡｓＰに切り換え、再び基板ホルダー
６を成長室４に移動してＩｎＧａＡｓＰを成長させる方
法である。この方法の大きな欠点は、基板を後方の待機
室７で成長雰囲気が完全に切り変わるまで待機させる際
に、基板及び成長層の熱分解を押さえるために■族元素
の水素化物などで保護することが必要であるが、この保
護の条件設定が難かしく、しばしば基板や成長結晶から
■族元素が蒸発して熱劣化が生じた沙、変成層が表面に
形成されたしする。このために、界面が非常に重要な役
割りを果たすレーザや受光素子においては、これが性能
劣化の大きな原因となる。しかしガから、この手法では
、比較的大面積基板への成長が可能である。
一方、後者の多成長室法は、第２図に示すように一つ一
つの成長室が独立の組成の成長条件に設定されており、
多層構造を成長させる場合には、基板５を各成長室の間
を順次移動させながら成長する方法である。この移動時
間は、１秒前後で行なわれるのが普通であり、このため
、界面の急峻性は待機室法に較べて改善される。しかし
外から、成長できる基板の大きさは、各成長室の径にょ
シ制限され、装置の全体は大きくなるのに引きがえ、そ
の数分の−となる。
つの成長室が独立の組成の成長条件に設定されており、
多層構造を成長させる場合には、基板５を各成長室の間
を順次移動させながら成長する方法である。この移動時
間は、１秒前後で行なわれるのが普通であり、このため
、界面の急峻性は待機室法に較べて改善される。しかし
外から、成長できる基板の大きさは、各成長室の径にょ
シ制限され、装置の全体は大きくなるのに引きがえ、そ
の数分の−となる。
本発明は、このような欠点を除去せしめ、待機室の特長
の一つである大面積基板上への成長が可能で、かつ、多
成長室法に勝るとも劣ら々い急峻な界面を有するエピタ
キシャル成長が可能ｆｔ ｌ −■族化合物半導体の気
相成長方法を提供することを目的としている。
の一つである大面積基板上への成長が可能で、かつ、多
成長室法に勝るとも劣ら々い急峻な界面を有するエピタ
キシャル成長が可能ｆｔ ｌ −■族化合物半導体の気
相成長方法を提供することを目的としている。
すなわち本発明によれば上流側にハロゲン化水素の流入
口を備え、中に■族金属を入れたボートを収容し、ボー
トの下流側に開孔を設けた少々くとも一個の管を、間に
仕切りを設けた準備室と成長室との間を移動可能に貫通
させ、更に■族元素を含むガスを成長室に供給し、前記
開孔の位置を仕切りに対し成長室側にするが、準備室側
にするかで成長室への前記Ｉ族金属のハロゲン化物の導
入とその停止とを制御して、成長室に置いた基板上にＩ
−Ｖ族化合物半導体層を成長させることを特徴とするＩ
−Ｖ族化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法が得
られる。
口を備え、中に■族金属を入れたボートを収容し、ボー
トの下流側に開孔を設けた少々くとも一個の管を、間に
仕切りを設けた準備室と成長室との間を移動可能に貫通
させ、更に■族元素を含むガスを成長室に供給し、前記
開孔の位置を仕切りに対し成長室側にするが、準備室側
にするかで成長室への前記Ｉ族金属のハロゲン化物の導
入とその停止とを制御して、成長室に置いた基板上にＩ
−Ｖ族化合物半導体層を成長させることを特徴とするＩ
−Ｖ族化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法が得
られる。
本発明の方法に用いる気相エピタキシャル成長装置は、
種々に考えられるが、その−例を第３図を参照して説明
する。第３図は基本的にはＩｎやＧａなどの夏族金属お
よびそれを塩化物として輸送するためのＨＣＩガス、Ｐ
Ｈ３やＡ ｓ Ｈ３カスノようなＶ族元素の水素化物、
キャリアガスとしてＨ２を用いるハイドライド法による
成長方法である。
種々に考えられるが、その−例を第３図を参照して説明
する。第３図は基本的にはＩｎやＧａなどの夏族金属お
よびそれを塩化物として輸送するためのＨＣＩガス、Ｐ
Ｈ３やＡ ｓ Ｈ３カスノようなＶ族元素の水素化物、
キャリアガスとしてＨ２を用いるハイドライド法による
成長方法である。
ここでは、Ｉｎおよび（）ａｉ収容する石英管１０〜１
２が準備室１４と成長室１５の間の仕切りを貫通して前
後に移動できる構造となっている。このの石英管の先端
付近にはガス吹き出し用の穴１３を設けてあり、この穴
の位置が石英管の移動によって準備室】４に入ったり、
成長室１５に入りガスがエピタキシャル成長に用いられ
たりする。これらの石英管の移動によって、成長室１５
の成長雰囲気ガス組成を変化せしめ、多層構造を基板５
上にエピタキシャル成長せしめようとするものである。
２が準備室１４と成長室１５の間の仕切りを貫通して前
後に移動できる構造となっている。このの石英管の先端
付近にはガス吹き出し用の穴１３を設けてあり、この穴
の位置が石英管の移動によって準備室】４に入ったり、
成長室１５に入りガスがエピタキシャル成長に用いられ
たりする。これらの石英管の移動によって、成長室１５
の成長雰囲気ガス組成を変化せしめ、多層構造を基板５
上にエピタキシャル成長せしめようとするものである。
が成長室１５の方へ流れてしまわないように、仕切りと
石英管１０〜１２のすき間は完全に密閉されていること
が望ましい。ただし排気を調整する等の方法で成長室１
５を準備室１４より陽圧にしておけば実用上問題はない
。
石英管１０〜１２のすき間は完全に密閉されていること
が望ましい。ただし排気を調整する等の方法で成長室１
５を準備室１４より陽圧にしておけば実用上問題はない
。
また、ＰＨ３、Ａ ｓ Ｈ３およびドーピングガスは、
流量によってのみ切シ換えているが、この切シ換えに要
する時間はたかだか数秒であシ、その間に成長する層の
厚さは１００＾以下であシ、遷移層として十分薄いもの
である。また、成長室のガス切り換えも流速に依存する
がやはり数秒で完了するため同様なことが言える。ＨＣ
Ｉガスと■族金属との反応には■族金属中への塩化物の
溶は込みなど副次的な現象があり、単にＨＣＩガスの流
量変更のみによって塩化物濃度を単時間のうちに制御す
ることができないため、このような方法を用いるのであ
る。
流量によってのみ切シ換えているが、この切シ換えに要
する時間はたかだか数秒であシ、その間に成長する層の
厚さは１００＾以下であシ、遷移層として十分薄いもの
である。また、成長室のガス切り換えも流速に依存する
がやはり数秒で完了するため同様なことが言える。ＨＣ
Ｉガスと■族金属との反応には■族金属中への塩化物の
溶は込みなど副次的な現象があり、単にＨＣＩガスの流
量変更のみによって塩化物濃度を単時間のうちに制御す
ることができないため、このような方法を用いるのであ
る。
次に本発明を実施例に基づき、図を参照しながら詳述す
る。
る。
実施例
第３図は、本発明の一実施例を示し、本発明を用いてＩ
ｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰのダブルへテロ構造を成長させた
例について説明する。ＩｎＰ成長時には石英管１０が前
方に出ておりＩｎＣｌが成長室１５に供給される。一方
、Ｉｎ、Ｇａを収容している石英管１１．１２の吹き出
し口１３は準備室に入っており、次のＩｎＧａＡｓＰ成
長のために流量設定がなされている。Ｖ族元素に関して
はＰＨ３のみが成長室１５に供給されており、Ａ、Ｈ３
はこの場合停止している。ＩｎＰの成長が終了するとＩ
ｎＧａＡｓＰの成長となり、このために石英管１０が準
備室１４に下がり、かわって石英管】１．１２が前方に
出て、ＩｎＣｌ、 ＧａＣ１を成長室に供給する。一方
、Ａ ｓ Ｈ３も供給される。この後再びＩｎＰ成長と
なりＩ ｎ Ｐ／ Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐのダブ
ルへテロ構造の成長を終了する。衣１−冬番のへ表条倚
を元１゜ＩｎＰ成長条件 ＨＣＩガス（石英管１０ ） ・＝−６ａｃ／ｍ：ｎＰ
Ｈ３−−−−−−６ｃｃ／ｍ ｉ ｎＩｎＧａＡｓＰ
成長条件 ＨＣＩガス（石英管１１ ） ・−＝６ｃｃ／ｍ１ｎＨ
Ｃｌガス（石英管１２） 、−・０．３ＣＣ／ｍ１ｎＰ
Ｈ３−４ｃｅ／ｍ ｉ ｎ Ａ ｓ Ｈ３−−＝ １ ａｃ／ｍ ｉ ｎ基板領域温
度 ・・・・・・７００℃ 基板 ・・・・・・ＩｎＰ（１ｏｏ）面板上の手続きで
ＩｎＰ基板に格子整合した１、Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰダブ
ルへテロ構造をエピタキシャル成長させることができた
。このウェハのへテロ界面の境界層を評価した所その厚
さは８０Ａ以下であることが判った。また、現在まで入
手可能なＩｎＰの３インチ直径の大型基板を用いて、基
板ホルダー６を１Ｑｒｐ’ｔａで回転しながら成長した
結果、膜厚の均一性は±３％以内となり、この手法が大
型基板上への成長に適していることも判明した。
ｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰのダブルへテロ構造を成長させた
例について説明する。ＩｎＰ成長時には石英管１０が前
方に出ておりＩｎＣｌが成長室１５に供給される。一方
、Ｉｎ、Ｇａを収容している石英管１１．１２の吹き出
し口１３は準備室に入っており、次のＩｎＧａＡｓＰ成
長のために流量設定がなされている。Ｖ族元素に関して
はＰＨ３のみが成長室１５に供給されており、Ａ、Ｈ３
はこの場合停止している。ＩｎＰの成長が終了するとＩ
ｎＧａＡｓＰの成長となり、このために石英管１０が準
備室１４に下がり、かわって石英管】１．１２が前方に
出て、ＩｎＣｌ、 ＧａＣ１を成長室に供給する。一方
、Ａ ｓ Ｈ３も供給される。この後再びＩｎＰ成長と
なりＩ ｎ Ｐ／ Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐのダブ
ルへテロ構造の成長を終了する。衣１−冬番のへ表条倚
を元１゜ＩｎＰ成長条件 ＨＣＩガス（石英管１０ ） ・＝−６ａｃ／ｍ：ｎＰ
Ｈ３−−−−−−６ｃｃ／ｍ ｉ ｎＩｎＧａＡｓＰ
成長条件 ＨＣＩガス（石英管１１ ） ・−＝６ｃｃ／ｍ１ｎＨ
Ｃｌガス（石英管１２） 、−・０．３ＣＣ／ｍ１ｎＰ
Ｈ３−４ｃｅ／ｍ ｉ ｎ Ａ ｓ Ｈ３−−＝ １ ａｃ／ｍ ｉ ｎ基板領域温
度 ・・・・・・７００℃ 基板 ・・・・・・ＩｎＰ（１ｏｏ）面板上の手続きで
ＩｎＰ基板に格子整合した１、Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰダブ
ルへテロ構造をエピタキシャル成長させることができた
。このウェハのへテロ界面の境界層を評価した所その厚
さは８０Ａ以下であることが判った。また、現在まで入
手可能なＩｎＰの３インチ直径の大型基板を用いて、基
板ホルダー６を１Ｑｒｐ’ｔａで回転しながら成長した
結果、膜厚の均一性は±３％以内となり、この手法が大
型基板上への成長に適していることも判明した。
第１図、第２図は、従来用いられているハイドライド法
によるＩ−Ｖ族化合物半導体の気相エピタキシャル成長
装置の概略図で、前者は待機法、後者は２成長室法に基
づいている。図中、１はＨＣＩガス（Ｈ２希釈）導入管
、２は石英製■族金属収容ボート、３はＶ族元素の水素
化物、ドーピングガスの導入管、４は成長室、５は基板
、６は基板ホルダー、７は待機室、８．９は２成長室法
成長装置における２つの成長室を示す。 第３図は、本発明の効果を示すために用いたＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ成長装置の概略図で、図中、１０〜１２は
前後に移動可能な石英管、１３はガス吹き出し口、１４
は成長準備室、１５は成長室、１６はＡ ｓ Ｈ３、Ｐ
Ｈ３の導入管、】７はドーピングガスの導入管を示した
ものである。
によるＩ−Ｖ族化合物半導体の気相エピタキシャル成長
装置の概略図で、前者は待機法、後者は２成長室法に基
づいている。図中、１はＨＣＩガス（Ｈ２希釈）導入管
、２は石英製■族金属収容ボート、３はＶ族元素の水素
化物、ドーピングガスの導入管、４は成長室、５は基板
、６は基板ホルダー、７は待機室、８．９は２成長室法
成長装置における２つの成長室を示す。 第３図は、本発明の効果を示すために用いたＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ成長装置の概略図で、図中、１０〜１２は
前後に移動可能な石英管、１３はガス吹き出し口、１４
は成長準備室、１５は成長室、１６はＡ ｓ Ｈ３、Ｐ
Ｈ３の導入管、】７はドーピングガスの導入管を示した
ものである。
Claims (1)
- 上流側にノ〜ロゲン化水素の流入口を備え、中に璽族金
属を入れたボートを収容し、ボートの下流側に開孔を設
けた少なくとも一個の管を、間に仕切りを設けた準備室
と成長室との間を移動可能に貫通させ、更にＶ族元素を
含むガスを成長室に供給し、前記開孔の位置を仕切りに
対し成長室側にするか、準備室側にするかで成長室への
前記璽族金属のノ・ロゲン化物の導入とその停止とを制
御して、成長室に置いた基板上にＩ−Ｖ族化合物半導体
層を成長させることを特徴とするＨ−ｖ族化合物半導体
の気相エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16976083A JPS6060714A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | Ｉ−ｖ族化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16976083A JPS6060714A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | Ｉ−ｖ族化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6060714A true JPS6060714A (ja) | 1985-04-08 |
Family
ID=15892340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16976083A Pending JPS6060714A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | Ｉ−ｖ族化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6060714A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61501237A (ja) * | 1984-02-17 | 1986-06-19 | アメリカン テレフオン アンド テレグラフ カムパニ− | 堆積技術 |
| US5261959A (en) * | 1988-05-26 | 1993-11-16 | General Electric Company | Diamond crystal growth apparatus |
| US5366555A (en) * | 1990-06-11 | 1994-11-22 | Kelly Michael A | Chemical vapor deposition under a single reactor vessel divided into separate reaction regions with its own depositing and exhausting means |
| WO2002080225A2 (en) | 2001-03-30 | 2002-10-10 | Technologies And Devices International Inc. | Method and apparatus for growing submicron group iii nitride structures utilizing hvpe techniques |
| US6829420B2 (en) | 2000-06-06 | 2004-12-07 | Asahi Glass Company, Limited | Optical fiber cable including freely movable plastic optical fibers |
-
1983
- 1983-09-14 JP JP16976083A patent/JPS6060714A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61501237A (ja) * | 1984-02-17 | 1986-06-19 | アメリカン テレフオン アンド テレグラフ カムパニ− | 堆積技術 |
| US5261959A (en) * | 1988-05-26 | 1993-11-16 | General Electric Company | Diamond crystal growth apparatus |
| US5516554A (en) * | 1988-05-26 | 1996-05-14 | General Electric Company | Cyclic hot-filament CVD of diamond |
| US5366555A (en) * | 1990-06-11 | 1994-11-22 | Kelly Michael A | Chemical vapor deposition under a single reactor vessel divided into separate reaction regions with its own depositing and exhausting means |
| US6829420B2 (en) | 2000-06-06 | 2004-12-07 | Asahi Glass Company, Limited | Optical fiber cable including freely movable plastic optical fibers |
| WO2002080225A2 (en) | 2001-03-30 | 2002-10-10 | Technologies And Devices International Inc. | Method and apparatus for growing submicron group iii nitride structures utilizing hvpe techniques |
| EP1381718A2 (en) * | 2001-03-30 | 2004-01-21 | Technologies and Devices International Inc. | Method and apparatus for growing submicron group iii nitride structures utilizing hvpe techniques |
| US6706119B2 (en) * | 2001-03-30 | 2004-03-16 | Technologies And Devices International, Inc. | Apparatus for epitaxially growing semiconductor device structures with submicron group III nitride layer utilizing HVPE |
| EP1381718A4 (en) * | 2001-03-30 | 2008-05-21 | Technologies And Devices Inter | METHOD AND APPARATUS FOR THE DEVELOPMENT OF SUBMICRONIC GROUP III NITRIDE STRUCTURES USING HVPE TECHNIQUES |
| US7670435B2 (en) * | 2001-03-30 | 2010-03-02 | Technologies And Devices International, Inc. | Apparatus for epitaxially growing semiconductor device structures with sharp layer interfaces utilizing HVPE |
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