JPS6071596A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JPS6071596A
JPS6071596A JP17852883A JP17852883A JPS6071596A JP S6071596 A JPS6071596 A JP S6071596A JP 17852883 A JP17852883 A JP 17852883A JP 17852883 A JP17852883 A JP 17852883A JP S6071596 A JPS6071596 A JP S6071596A
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JP
Japan
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wall
organic compound
crystal growth
raw material
case
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Pending
Application number
JP17852883A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuzaburo Ban
雄三郎 伴
Motoji Morizaki
森崎 元司
Mototsugu Ogura
基次 小倉
Nobuyasu Hase
長谷 亘康
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP17852883A priority Critical patent/JPS6071596A/ja
Publication of JPS6071596A publication Critical patent/JPS6071596A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は化合物半導体等を基板上に薄膜上に結晶成長す
る場合に用いる気相結晶成長装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 近年、有機化合物、特に■族あるいは1族有機金属化合
物や■族有機化合物等を用いる気相成長法(MOCVD
法)が、大面積エピタキシャル。
量産性、膜厚や組成の制御性等の点から注目を集め、各
所で研究開発が活発に行なわれている。
以下に従来の有機化合物を用いる気相成長装置について
説明する。
第1図は従来の有機化合物を用いる気相成長装置の結晶
成長□室である。1は石英製炉芯管、2、は石英製炉芯
管壁冷却用水導入部、3は結晶成長室入口フランジ部、
4は結晶成長案出ロフランジ部。
′5は高周波コイル、6はV族あるいは■族水素化物ガ
ス導入管、7はI族あるいは]族有機化合物導入管、8
は排出口、9は基板、10はカーボン製サセプター、1
1は石英製サセプター支持台。
12は熱電対である。第1図に示すように従来の有機化
合物を用いる気相成長装置では、各原料ガスの混合を基
板表面付近で行なわせるために、有機金属化合物導入管
7は、基板表面のごく近傍まで延びていた。
しかしながら上記のような構造では、有機化合物導入管
7が結晶成長時には成長温度にあるカーボンサセプター
からの輻射熱および結晶成長室が縦型の場合に顕著であ
る結晶成長室下部からの対流等によって熱せられ、その
結果、有機化合物がその導入管7を通過中すなわち基板
表面到達前に。
その・、4入管T内で熱分)竹してし捷い、導入管7の
内壁に付着してしまうという問題点を有していた。
また1種々の有機化合物が同一の導入管7を通過するこ
とになシ、室温では液体であるため、導入管7を通過す
る際、その内壁にその一部が吸着されるという性質を有
する有機化合物は−それぞれが混合された状態で吸着し
てしまう。そして例えば、ある特定の有機化合物しかそ
の供給を必要としない場合においても、上記したように
結晶成長時には導入管7が熱せられるため、導入管7の
内壁に吸着しいた有機化合物が、導入管7内壁から再蒸
発して必要とする有機化合物と共に基板9上へ導かれ、
所望の成長結晶が得られないという問題点を有していた
。これらの問題点は特に混晶成長の場合の組成制御、不
純物ドーピングの場合の不純物濃度制御、多層薄膜構造
作成の場合の界面急峻性の制御等を非常に困難々ものに
していた。
発明の目的 本発明は一上記従来の問題点を解消するもので。
結晶成長時に必要とする有機化合物だけが、所望の量だ
け2!I!:板上に供給され、不必要な有機化合物は一
切混入することが彦<、所望の結晶を再現性よく成長で
きる有機化合物を用いる気相成長装置を提供することを
目的とする。
発明の構成 本発明にかかる有機化合物を用いる化合物半導体結晶の
気相成長装置は、結晶成長室内の有機化合物導入管の外
壁に冷却装置を備えたものである。
従って結晶成長時に有機化合物導入管が熱せられること
がないので、その導入管通過中に有機化合物が熱分解さ
れることがなく−また−その導入管内壁に付着している
不必要な有機化合物も一切TiJ蒸発することがない。
従って結晶成長時には必要とする有機化合物だけが所望
の量だけ基板上に供給することができて、混晶成長の場
合の組成、不純物ドーピングの場合の不純物濃度−多層
薄膜構造作成の場合の界面急峻性等を再現性よく容易に
制御することのできるものである。
実施例の説明 実施例1 本発明による有機化合物に用いる化合物半導体の気相成
長装置の具体的な結晶成長室を第2図に示す。第2図に
おいて、第1図と同一部分には同一番号を付す。図に示
すように、この場合は結晶成長室内の有機化合物導入管
7の外壁に、冷却水がその外壁全体を覆うように循環す
る部分13を備えた。なおこの外壁冷却機構を備えた有
機化合物導入管のみの斜視図を第3図に示す。また他の
部分は従来の有機化合物を用いる気相成長装置と同じ構
造である。
この本発明による気相成長装置を用いて、1.3μm帯
半導体レーザーの一構造である− ZnドープInP 
/ InGaAsP / InP / InP基鈑トイ
うダブルへテロ構造作成の場合について以下に述べる。
この場合有機化合物には、釦のソース材料であるIn(
C2Hs)3. Gaのソース材料であるGa(C2H
5)3. P型不純物のソース材料であるZn(C:2
Hs)2を用いた。またPのソース材料としてpH3,
ASのソース材料としてAsH3を、上記した各ソース
材料を結晶成長室まで運ぶキャリアーガスとしてH2を
用いた。最初、結晶成長室内のカーボン製サセプター1
0上に設置されたInP基板9の温度を高周波加熱によ
り成長温度600゛Cまで上昇させる。なおこの際In
P基板表面のサーマルダメージを防ぐために−PH5を
4CC/m工n供給した。そしてその抜工の表に示す成
長条件により順次成長を行なった。
以下余白 なお上記した表中のIn(C2Hs)3 、 Ga(C
2H5)3 。
Zn(C2Hs)2 の供給量については、それぞれ4
6℃に保温した釦(C2Hs)x バブラーに供給する
H2の流量−o’cに保温したGa(C2Hs)+ バ
ブラーに供給するH2ノ流量、0℃に保温しfc Zn
(02H5)2バブラーに供給するH2の流計を表わし
ている。
また全流量としては6 jl/min −成長時の結晶
成長内圧としては760〜1o mmHgである。そし
て有機化合物導入管7の外壁を冷却するために。
約2o℃の冷却水を1〜5 Vmln 冷却水導入部1
3に基板温度昇温開始時点から供給した。また石英製炉
芯管壁冷却用水導入部2にも、約20’C。
の冷却水を5 A/min 供給した。
以上のように本実施例によれば一結晶成長室内の有機化
合物導入管7内の温度が上昇することはなく、その中を
通過するIn(02H5)3 、 Ga(C2H5)s
Zn(C2H5)2 が熱分解して管内壁に付着するこ
ともなかった。
従って−In(C2H5)3とGa(C2H5)3の供
給量比を精密に制御しなければならないIylGaAS
P四六混晶成長の場合には、有機化合物導入管7内での
熱分解によるIn(C2H5)3 トGa(02H5)
3の損失がないために、それぞれの供給量比に比例した
組成の四穴混晶が再現性よく得られた。またZn(C2
H5)2の供給量を精密に制御しなければならないzn
ドープInP成長の場合にも同様に、その供給量に比1
91JシたZn不純物濃度のInP結晶を再現性よく得
ることができた。また、有機化合物導入管7の内壁に吸
着している不必要な有機化合物や不純物も再蒸発して、
 InP基板上に運ばれることもないため−特にznド
ープInP成長の場合にその前のInGaAsP 成長
時に供給されティたGa(C2Hs)xの混入は−切な
(−ZnドープInP結晶中からはGa は検出されな
かった。
実施例2 次に本発明による有機化合物を用いる気相成畏装箇にお
いて、結晶成長室が横型の場合の具体的な結晶成長室を
第4図に示す。なお第4図において第1図と同一部分に
は同一番号を付す。この場合、カーボン製サセプター9
の形状および石英製サセプター支持台11の形状のみが
実施例1の場合と異なるだけで一他の部分の構造につい
ては同様である。
また実施例1の場合と同一の成長結晶を作成する場合、
用いるソース材料、成長条件、および。
有機化合物導入管7と石英炉芯管1の各外壁部13.2
に供給する冷却水の量も変わりはない。
この結果、得られた成長結晶の特性についても一実施例
1の場合と同様であった。
以上述べた実施例においては、外壁部)J機構を備えた
有機化合物導入管の1構造のみを用いて説明したが一第
5図、第6図に示す冷却効率を高めた有機化合物導入管
を用いても本発明は実現可能である。すなわち第5図に
示す有機化合物導入管は、その外壁に石英管をらせん状
に巻いであるもので、その結果冷却水は必ず外壁全体を
常に循環で用いた有機化合物導入管の外壁冷却水循環部
分内部に中仕切板14を備えたもので第5図に示す有機
化合物導入管と同様に、冷却水が外壁全体を’l’:J
+に循環することができて、その結果冷却効率が高する
。また以上述べた実施例では一有機化合物導入管の相性
として石英、冷却媒体として水を用いたが−それぞれス
テンレス等および穴以外の液体あるいは気体等を用いて
も本発明は実現可能である。
寸た以上述べた実施例では−InP −InGaAsP
系の結晶成長について説明したが1本発明による気相成
長装置はGaAs −AgaAs系、 GaAS−A7
jGaInP 系の他のI−V族半導体結晶の成長に用
いることができるばかりでなく一更にZn5e 。
ZnS等のlI−’Vl族化合物半導体結晶、n−■族
とl1l−V族の混品半鋭体等の成長に用いることが可
能である。そして1以上述べた実施例は、有機化合物の
数が3 f[i!ilでかつ釘族およびI族有機化合物
を用いた場合であったが、有機化合物の数1種類に制限
はなく−V族および■族有機化合物を用いることも可能
である。
発明の効果 本発明にかかる有機化合物を用いた化合物半導体結晶の
気相成長装置は、結晶成長室内の有機化合物導入管の外
壁に、冷却水等を循環させるという簡単な冷却機構を備
えることにより、混晶成長の場合の組成制御、不純物ド
ーピングの場合の不純物濃度制御、多層薄膜構造作成の
場合の界面急峻性の制御等を精密に再現性よく行なうこ
とが可能となる。またこの結果1例えば超格子構造等の
作成が容易となって、非常にその実用的効果は大なるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図°は従来の有機化合物を用いる気相成長装置の結
晶成長室の模式断面図−第2図は本発明の実施例1にお
ける有機化合物を用いる気相成長装置の結晶成長室の模
式断面図、第3図は本発明の実施例1.2における外壁
冷却機構を備えた有機化合物導入管の斜視図、第4図は
本発明の実施例2における有機化合物を用いる気相成長
装置の結晶成長室の模式断面図−第6図、第6図は冷却
効率を増した外壁冷却機構を備えた有機化合物導入管の
構造図である。 1・・・・・石英製炉芯管、6・・・・・・■族あるい
はVl族水素化物ガス導入管、7・・・・・・■族ある
いは四族有機化合物導入管、8・・・・・・排出口、9
・・・・・・基板、13・・・・・有機化合物導入管外
壁の冷ff1l水循環部分、14・・・・冷却水循環部
分内の中仕切板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第5図 第6図 (α) rb)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 有機化合物を原料材料として用い、前記有機化合物を基
    鈑付近まで導く結晶成長室内の有機化合物導入管に、前
    記導入管を冷却する装置を備えたことを特徴とする気相
    成長装置。
JP17852883A 1983-09-27 1983-09-27 気相成長装置 Pending JPS6071596A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6090900A (ja) * 1983-10-25 1985-05-22 Mitsubishi Electric Corp 化合物半導体への不純物拡散方法
JPS61248519A (ja) * 1985-04-26 1986-11-05 Fujitsu Ltd 化学気相成長装置
JPH04252022A (ja) * 1991-01-28 1992-09-08 Nec Corp 気相成長装置
WO2006125777A1 (en) * 2005-05-25 2006-11-30 Lpe Spa Device for introducing reaction gases into a reaction chamber and epitaxial reactor which uses said device

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