JPS61242011A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JPS61242011A
JPS61242011A JP8373285A JP8373285A JPS61242011A JP S61242011 A JPS61242011 A JP S61242011A JP 8373285 A JP8373285 A JP 8373285A JP 8373285 A JP8373285 A JP 8373285A JP S61242011 A JPS61242011 A JP S61242011A
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JP
Japan
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crystal growth
crystal
exhaust gas
vapor phase
growth chamber
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JP8373285A
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Yuzaburo Ban
雄三郎 伴
Yasuhito Takahashi
康仁 高橋
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02538Group 13/15 materials
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  • Computer Hardware Design (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。

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成長装置に関するものである。
従来の技術 近年、m−v族およびU −■族化合物半導体の気相エ
ピタキシャル成長法、特に有機金属熱分解法(MOCV
D ; Metal Organic Chemica
l VaporDeposition  法)、ハイド
ライド気相エピタキシャル成長法、クロライド気相エピ
タキシャル成長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。
従来、この気相成長装置は、例えば特願昭54−124
897号に示されているように第2図のような構造にな
っていた。
第2図は有機金属熱分解法による気相成長装置の概略図
であり、1は結晶成長室用石英製炉芯管、2は■族ある
いは■族有機金属化合物導入管、3はV族あるいは■放
水素化物ガス導入管、4は圧力調整弁、5は高周波コイ
ル、6はカーボン製サセプター、7は基板、8は熱電対
、9はロータリーポンプ等の真空排気装置、1oは圧力
調整弁、11は開閉弁、12は排ガス処理装置、13は
排ガスラインである。このように、従来の気相成長装置
では、気相成長における使用済ガスは結晶成長室1を排
出された後、すぐにロータリーポンプ等の真空系9、あ
るいは真空系を通らず排ガス処理装置12へ導入されを
構造となっていた。また結晶成長室1のカーボン製サセ
プタ−6設置位置から排ガスラインの接続部までの結晶
成長室用炉芯管内壁温度および排ガスライン13、ロー
タリーポンプ等の真空系9、排ガス処理装置12の温度
は室温で結晶成長温度に比べてかなり低い温度であった
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の様に結晶成長室1から排出される気
相成長使用済ガスが、そのitクローリーポンプ等の真
空系9や排ガス処理装置12に導入される構造の場合、
結晶成長中は結晶成長温度にあるカーボン製サセプター
6に対して、結晶成長室用石英製炉芯管1、排ガスライ
ン13、ロータリーポンプ等の真空系9、排ガス処理装
置12等の温度は室温でかなり低く、その温度差は非常
に大きい。その結果、気相成長使用済ガス中に含まれる
。■族、■族、■族、■族元素からなる化合物が粒子状
になって、結晶成長室1のカーボン製サセプタ−6設置
位置から排ガスライン13接続部までの石英製炉芯管1
内壁、排ガスライン13内壁、圧力調整弁10内壁、開
閉弁11内壁、ロータリーポンプ等の真空系9内、およ
び排ガス処理装置12内の各部忙付着するという問題点
を有していた。すなわち、この粒子状の付着物は気相成
長を重ねるにつれて、その量が増していき各部で問題が
生じた。つまり、石英製炉芯管1内壁に付着したものは
、基板温度昇温ならびに降温中あるいは結晶成長中に再
蒸発して、基板7上に導びかれ、基板と成長結晶界面や
成長結晶中に取り込まれたり、また成長結晶表面に付着
したりして所望の成長結晶が得られなかった。また圧力
調整弁10や開閉弁11内壁に付着したものは、それら
の弁内で気相成長使用済ガスの流路を防ぎ、最終的には
弁が詰まってしまうという問題点があり、特に圧力調整
弁1o内においては結晶成長中も時間とともに付着物が
増加していくため、結晶成長室内圧は時間とともに高く
なって、均一な成長結晶が得られなかった。さらにロー
タリーポンプ等の真空系内では、気相成長使用済ガスが
ロータリーポンプ油中に混合するため、ポンプ油の粘性
が高くなり、最終的には真空系の故障をひき起こした。
また排ガス処理装置12においても、気相成長使用済ガ
スが各部内壁に付着して、たび重なる故障を引き起こし
た。以上述べたように、気相成長使用済ガスによって、
気相成長装置の稼動率が大きく下げられていた。
なお以上述べた従来例としては、有機金属熱分解法につ
いて説明したが、ハイドライド気相エピタキシャル成長
法やクロライド気相エピタキシャル成長法の場合につい
ても上記した問題点を有している。
問題点を解決するだめの手段 本発明にかかる気相成長装置は、上記問題点を解決する
ため、結晶成長室と減圧成長用真空排気間の管を加熱で
きる装置を備ええものである。
作  用 この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、結晶成長室より排出される気相成長使用済ガ
スは、減圧成長用真空排気系に到るまでに液体窒素トラ
ップ等の粒子捕獲装置中を通過するため、気相成長使用
済ガス中に含まれるni、i族、V族、■族からなる粒
子状化合物はほとんど全て、その粒子捕獲装置内に捕獲
される。また結晶成長室と粒子捕獲装置間を加熱するた
め、その管内壁に気相成長使用済ガスはほとんど付着す
ることがない。従って、気相成長使用済ガス中に含まれ
る粒子状化合物はほとんど全てが粒子捕獲装置内に捕獲
されて、その他の部分の内壁に付着することはない。そ
の結果、圧力調整弁が詰まることもなく、結晶成長中、
結晶成長室内圧は一定に保つことができて、均一性の高
い成長結晶が得られる。またロータリーポンプ等の真空
系や排ガス処理装置の故障を引き起こすことがなく、気
相成長装置の稼動率を飛躍的に向上させることができる
実施例 本発明による気相成長装置の具体的な構造を第1図に示
す。図に示すように、この場合結晶成長室1と減圧成長
用真空排気系9との間に粒子捕獲装置として液体窒素ト
ラップ14を備え、また結晶成長室1の排ガスライン1
3の接続部にはゲトバルプ20を備え、かつ結晶成長室
と液体窒素トラップの間の排ガスライン13にはヒータ
ー線19を巻いて加熱できる構造とした。また結晶成長
室[Pいテモ、カーボン製サセプタ−6設置位置からゲ
ートバルブ18の接続部まで、ヒーター線21を巻いて
加熱できる構造とした。なおこの場合の液体窒素トラッ
プ14は、液体窒素デhアー16内に液体窒素16を満
たし、その中に図に示すような排ガスラインが入ってい
る構造のものとし、また粒子捕獲部17のみが0リング
シールによる接続部18より容易に着脱できるものとし
た。他の部分は従来の有機金属熱分解法による気相成長
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I nP/
I nCaAs+ P/S eドープInP/n型In
P基板というダブルへテロ構造作成の場合について以下
に求べる。
この場合、In、Ga、Znのソース材料としてそれぞ
れ、工” (C2H6)3 *”a(C2H5)3 t
 ” (C2H5)2を、またA a r P s S
 eのソース材料としてそれぞれAsH2,PH3,H
2Se をまたキャリアガスとしてH2を用いた。最初
、結晶成長室1内のカーボン製サセプター6上に設置さ
れたn型InP 基板7の温度を成長温度600℃まで
上昇させる。なおこの際、InP  基板表面のサーマ
ルダメージを防ぐためKPH3を4cc/mix供給し
た。そしてその抜工の表に示す成長条件によシ順次成長
を行なった。
なお上記の表の中でIn(C2H5)3.Ga(C2H
6)3゜Zn(C2H6)3の供給量については、それ
ぞれ46℃に保温したI n (C2Hs ) 3ボン
ベに供給する馬の流量、0℃に保温したGa(C2H6
)3ボンベに供給するH2の流量o℃に保温したZn(
C2H5)2の流量を表わしている。また全流量として
はsj?/m。
成長時の結晶成長室内圧としては760〜1oMHyで
ある。また結晶成長中はヒーター線19.21によりそ
れぞれ結晶成長室1内壁、および排ガスライン13内壁
を加熱した。
以上のような本実施例によれば、気相成長使用済ガスは
カーボン製サセプター6を通過後、その内壁が加熱され
た結晶成長室1と排ガスライン13とを通過した後窒素
トラップ14に導かれることにより、気相成長使用済ガ
ス中に含まれる■族。
l族、V族、■族からなる粒子状化合物は、結晶成長室
内壁や排ガスライン内壁にほとんど付着することがなく
、はとんど全ての粒子状化合物は液体窒素トラフ114
0粒子捕獲部17に捕獲することができた。その結果、
結晶成長室1内壁の汚れがほとんどないため、その付着
物が基板温度昇温ならびに降温中あるいは結晶成長中に
再蒸発して基板上に導かれて、基板と成長結晶界面や成
長結晶中に取り込まれたり、また成長結晶表面に付着す
ることがなくなり、所望の成長結晶が再現性よく得られ
るようになった。また液体窒素トラップ通過後の気相成
長使用済ガス中には粒子状化合物がほとんど含まれない
ため、圧力調整弁10内壁、ロータリーポンプ等の真空
排気装置9内、排ガス処理装置12内の各部に粒子状化
合物が付着することはほとんどなかった。その結果圧力
調整1o、4で行なう結晶成長中の結晶成長室内圧は常
に一定となり、均一性の良好な成長結晶が得られた。ま
たロータリーポンプ等の真空排気系や排ガス処理装置の
故障がなくなシ、気相成長装置全体の稼動率が従来と比
べて数倍向上した。なお、液体窒素トラップ14内に蓄
積した粒子状化合物は、その粒子捕獲部17を接続部1
8より取シはずして、粒子捕獲部内より除去した。この
場合、ゲートパルプ2oを閉じておき、空気が結晶成長
室内に流入するのを防いだ。
以上述べた実施例においてはI n P −I nGa
As P系の結晶成長について説明したが、本発明によ
る気相成長装置は、G a A s −G a A a
 A s系、AlGa I nP−GaAs系の他のm
−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、更にZn5eやZn5eS等のn −vt族化合
物半導体結晶や混晶、II −■族と■−■族の混晶等
の成長に用いることが可能である◎さらに、以上述べた
実施例は有機金属熱分解法の場合であったが、ハイドラ
イド気相エピタキシャル成長法やクロライド気相エピタ
キシャル成長法等の他の化合物半導体の気相エピタキシ
ャル成長法の場合にも用いることが可能である。
また以上述べた実施例は化合物半導体の気相成長装置の
場合であったが、S z 02やSi3N4の各種CV
 D (Chemical Vapor Deposi
tion)装置の場合にも用いることが可能である。
また以上述べた実施例は粒子捕獲装置として液体窒素ト
ラップを用いた場合であったが他の粒子捕獲装置例えば
フィルター等を用いることも可能である。
発明の効果 本発明にかかる気相成長装置は、結晶成長室と減圧成長
用真空排気系との間に粒子捕獲装置、および結晶成長室
と粒子捕獲装置との間の管を加熱できる装置を備えるこ
とにより、成長結晶の結晶性、均一性が向上でき、また
、気相成長装置全体の稼動率が飛躍的に向上できる。そ
の結果、その成長結晶より作られるデバイスのコストも
大幅に削減することが可能となり、非常に実用的効果は
大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における気相成長装置の模式図
、第2図は従来の気相成長装置の模式図である。 1・・・・・・結晶成長室、6・・・・・・カーボン製
サセプター、7・・・・・・基板、9・・・・・・ロー
タリーポンプ等の減圧成長用真空排気系、1o・・・・
・・圧力調整弁、12・・・・・排ガス処理装置、13
・・・・・・排ガスライン、14・・・・・・粒子捕獲
装置、17・・川・粒子捕獲部、19・・・・・・ヒー
’−m、20・・・・・・ケートバ/L/7”、21・
・・・・・ヒーター線。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)結晶成長室と減圧成長用真空排気系との間に設け
    た粒子捕獲装置と、前記結晶成長室と前記粒子捕獲装置
    との間の管を加熱できる装置を備えたことを特徴とする
    気相成長装置。
  2. (2)粒子捕獲装置として液体窒素トラップを用いたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の気相成長装
    置。
  3. (3)粒子蓄積部のみが着脱可能である粒子捕獲装置を
    備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の気
    相成長装置。
JP8373285A 1985-04-19 1985-04-19 気相成長装置 Pending JPS61242011A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6482523A (en) * 1987-09-25 1989-03-28 Toshiba Corp Vapor growth device
JPH01302816A (ja) * 1988-05-31 1989-12-06 Tel Sagami Ltd 縦型熱処理装置
JPH01309315A (ja) * 1988-06-08 1989-12-13 Tel Sagami Ltd 熱処理装置
JPH02271612A (ja) * 1989-04-13 1990-11-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体製造装置

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