JPS61242994A - 縦型気相成長装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、砒化ガリウムもしくはとれを主成分とする化
合物半導体薄膜を成長形成する気相成長装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

半導体レーザ、例えばガリウムアルミニウム砒素（Ｇａ
ＡＬＡｓ）半導体レーザの製造法としては、有機金属の
一種であるトリメチルガリウム（’Ｉ’ＭＧ）。

トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）と砒素の水素化合物
であるアルシン（Ａ　ｓ　Ｈ３）との熱分解を利用して
行う有機金属熱分解気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）が知ら
れている。ＭＯＣＶＤ法は、原料ガスを全てガス状で供
給する念め、組成制御が容易でかつ、大面積基板に均一
に結晶成長ができるので、半導体レーザの量産技術とし
て期待されている。

ＭＯＣＶＤ法を実施するに際しては１Ｍ料ガス節約の観
点から縦型の気相成長炉が多く使用されてｈる。すなわ
ち、縦型の成長炉においては試料である結晶基板の上面
に略垂直に原料ガスが供給されるので、ガスの供給方向
と気相成長方向とが一致し、このため少ないガスの供給
で気相成長を行なうことができる。

有機金属の熱分解による気相成長法においては、基板近
傍以外での熱分解を避けるため一般に熱源としては、高
周波加熱による方法がとられる。仁のため、試料支持台
は、高周波加熱時の熱源となるのでカーボン等で作られ
ている。との試料支持台に直接試料を載置し結晶成長を
行うととも可能であるが、結晶成長時カーボン製試料支
持台上にも結晶が堆積する。この試料支持台上の堆積物
は取シ除くことが難しいので５通常、試料と支持台との
間にサファイア板又はＳｉ板などの絶縁物を介在させ、
結晶成長後との絶縁板を取り外し王水等で洗浄する方法
がとられる。これＫよシ、試料支持台上面を汚さずに結
晶成長を行うことができる。

ところで、この種の方法では、原料ガスの組成を精密に
制御することが必要である。このため、通常結晶成長に
先立ち反応炉内の真空排気を行い、炉内を完全に置換し
た後、所定の組成の原料ガスを供給することによシ結晶
成長を行う。

縦型の反応炉を用いたＭＯＣＶＤ法では、大面積基板１
例えば２インチオムスビ基板や概略４０ａｌ基板のもの
も使用されつつある。このような大面積基板を使用する
場合、前述の真空排気工程で試料基板と絶縁板との間の
空気が排気される際１ｃ。

基板が絶縁板上を滑って試料支持台中心部よシ動き、試
料支持台周辺部まで移動することがある。

試料支持台の中心部と周辺部では原料ガスの流れや温度
が異なるので、基板の位置が試料支持台中心部よシ大き
くズレした場合には、膜厚および組成を精密に制御する
ことが困難であった。例えば、基板が支持台周辺部まで
移動した場合には、膜厚は中心部の約７側柵度２組成に
ついてはフォトルミネッセンスで調べ念ところ設定値か
らのズレがみられ念。

基板の位置ズレを防ぐ念め、絶縁板に基板の形状に合わ
せて溝を形成する方法々どがあるが、基板の形状が一定
でないことや溝部があることなどで原料ガスの流れが乱
されるので精密な制御する場合には適当でない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、気相成長の下地基板となる試料が、気
相成長に先立って行われる反応炉内の真空排気時および
反応炉内ガス置換時に試料の位置移動がなく、均一な膜
厚でかつ組成の安定した成長層を形成することが可能な
気相成長装置を提供することである。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、カーボン製支持台と下地基板との間に
介在する試料を載置する絶縁板の表面を粗面にして試料
の横方向の移動を規制することにある。

すなわち５本発明は成長炉内の真空排気工程において、
絶縁板表面が粗面であることによって試料と絶縁板との
摩擦と、その間の空気が抜は易くなるため、基板の移動
がなく％また、複数種の薄膜を多層に成長形成する工程
においてもガス流の急激な変化による基板の移動を防止
し得る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、試料を載置する絶縁板の表面を粗面に
して試料の横方向への移動を抑制することによシ、反応
炉内のガス置換時に試料基板の位置ズレがなく所望の膜
厚と組成をもつ薄膜結晶が効率良く得られる。従って、
本発明に基づく結晶成長を行っな基板を用いて、例えば
半導体レーザを作成し念場合には１発振波長の安定化を
はかシ得る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる縦型気相成長装置の
試料支持台近傍の概略図である。

第２図は、縦型成長炉の構成を示す９図中１は縦型の気
相成長炉で、この成長炉１内には試料２および絶縁板３
を載置する試料支持台５が配置されている。絶縁板３は
第１図に示すように試料と接する面の仕上げを粗く仕上
げである５面の粗さはＰｅａｋ　　ｔｏ　Ｐｅａｋで１
００μｍ以下が望しい。粗さが１００μｍ以上になると
強度的にも弱くかつ、堆積物が窪みに詰り洗浄しＫくく
なる。

試料支持台５はシャツ）６ｔ−介して回転機構７によ多
回転するようになっている。成長炉１の下部にはガス導
出ダクト１０が接続され％また、反応炉１の上部にはガ
ス導入ダクト８が接続されている。そして、ガス導入ダ
クト８から導入された原料ガスは成長炉１内で加熱分解
され基板２上に結晶を成長せしめ、ガス導出ダクトから
排出され三方弁１１を介して廃ガス処理装置１５に導び
かれ処理される。また三方弁１１には真空ポンプ１４が
接続されておシ、結晶成長に先立ち成長炉内のガスを排
出できる。

一方、前記ガス導入ダクト８には原料ガス源−流量制御
弁（図示せず）が取り付けられている。

この実施例では、ガス源として水素で希釈したアルシン
（ＡｓＨ３）ガス、水素で希釈し九ドーピングガスとな
る水素化セレン（Ｈ２８１５）ガスと水素ガスの供給源
とに接続されておシ、この水素ガスによシ蒸気化されて
供給されるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、）リメチル
アルミニウム、（ＴＭＡ）とドーピングガスとなるジエ
チルジンク（ＤＥＺ）が接続されている。前記アルシン
、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムは成長
炉内で熱分解されてガリウムアルミニウム砒素の気相成
長を果し、前記水素ガスはキャリアガスとして働く。

第１図中符号１７は支持台５を介して試料を成長ｇＡ度
に加熱する九めのＲＦコイルである。

次に、上記のような構成の気相成長装置を使用してガリ
ウムアルミニウム砒素薄膜成長層を形成する場合につい
て説明する。

まず、鏡面研摩した１０−の面積を有する面方位が（Ｚ
ｏｏ）のＧ　ａ　Ａ　ｓ基板２＠：有機溶剤で洗浄した
後に硫酸系エツチング液で化学エッチする０次いで、上
記基板を前記第２図に示す支持板３の上に複数個を溝内
に配置し支持台５に載置する。次に％成長炉内を真空排
気した後水素ガスで置換する。成長炉内のガス置換を充
分に行っ九後ＲＦコイル１７によシ約７００℃に加熱す
る。そして、所望の濃度に混合された原料ガスをガス導
入ダクト８より流入させ、成長炉の上方から下方に向っ
てこれら混合ガスを流すことによシ気相成長を行う。

膜厚は　族ガス即ちトリメチルガリウム、トリメチルア
ルミニウムの流量によって決まるので、予め成長時間と
膜厚の関係を調べておき、成長時間を制御することで膜
厚を制御することができる。

このようにして成長を行っ念ものでは、基板の位置ズレ
がなく膜厚１組成の制御性に優れ１本方法を使って作成
し九半導体レーザでは発振波長のバラツキは会ったくみ
られなかった。かくして、本実施例によれば、均一な膜
厚で所望の組成をもつ成長層が得られるので歩留シが向
上し、その工業的価値は極めて大である。

なお、本発明は上述し念実施例に限定されるものではな
い、前記実施例では有機金萬と砒素の水素化合物とによ
るＧａＡｔＡ３の気相成長に適用したが１他の物質によ
るＧ　ａ　ＡｚＡ　３の気相成長法、或いはＧａＡｚＡ
ａ以外の化合物半導体の気相成長に適用することも可能
である。その他事発明の要旨を逸脱しな込範囲で種々変
形しても実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる気相成長装置の試料
支持台、成長下地基板及びその位置ズレ、　を規制する
絶縁板の断面を示す図、第２図は縦型反応炉の構成を示
す概略構成図。 １・・・成長炉　　　２・・・試料　　　３・・・絶縁
板５・・・試料支持台　７・・・回転機構　８・・・ガ
ス導入ダクト１０・・・ガス導出ダクト 代理人　弁理士　則近憲佑（ほか１名）第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）成長炉内に収納された試料支持台に載置した脱着
   可能でかつ、試料支持する絶縁板において、試料基板と
   接する面を粗面にすることを特徴とする縦型気相成長装
   置。
2. （２）前記絶縁板の表面粗さのピークからピーク迄が１
   ００μｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の縦型気相成長装置。